Ključna razlika med adiabatnim in izotermnim je, da adiabatno pomeni, da med sistemom in okolico ni izmenjave toplote, medtem ko izotermno pomeni, da ni temperaturnih sprememb.
Za namene kemije je vesolje razdeljeno na dva dela. Del, ki nas zanima, imenujemo sistem, preostali del pa okolica. Sistem je lahko organizem, reakcijska posoda ali celo ena celica. Sistemi se razlikujejo po vrsti interakcij, ki jih imajo, ali po vrstah izmenjav, ki potekajo.
Sisteme lahko razdelimo na odprte sisteme in zaprte sisteme. Včasih se snovi in energija lahko izmenjujejo skozi sistemske meje. Izmenjana energija ima lahko različne oblike, kot so svetlobna energija, toplotna energija, zvočna energija itd. Če se energija sistema spremeni zaradi temperaturne razlike, pravimo, da je prišlo do toka toplote. Adiabatni in politropni sta dva termodinamična procesa, ki sta povezana s prenosom toplote v sistemih.
Kaj je adiabatsko?
Adiabatna sprememba je sprememba, pri kateri se toplota ne prenaša v sistem ali iz njega. Prenos toplote lahko ustavimo predvsem na dva načina. Prvi je z uporabo toplotno izolirane meje, tako da toplota ne more vstopiti ali izstopiti. Na primer, reakcija, ki se izvaja v Dewarjevi bučki, je adiabatna. Druga vrsta adiabatnega procesa se zgodi, ko proces poteka zelo hitro; tako ni več časa za prenos toplote noter in zunaj.
V termodinamiki so adiabatske spremembe prikazane z dQ=0. V teh primerih obstaja razmerje med tlakom in temperaturo. Zato se sistem spreminja zaradi tlaka v adiabatskih pogojih. To se zgodi pri nastajanju oblakov in velikih konvekcijskih tokovih. Na višjih nadmorskih višinah je atmosferski tlak nižji. Ko se zrak segreje, gre navzgor. Ker je zunanji zračni tlak nizek, se bo dvigajoči se del zraka poskušal razširiti. Ko se širijo, molekule zraka delujejo, kar bo vplivalo na njihovo temperaturo. Zato se temperatura z dvigom zniža.
Slika 01: Adiabatski proces
Glede na termodinamiko ostane energija v paketu nespremenjena, vendar jo je mogoče pretvoriti, da opravi ekspanzijsko delo ali morda ohrani svojo temperaturo. Ni izmenjave toplote z zunanjostjo. Isti pojav lahko uporabimo tudi pri kompresiji zraka (npr.npr.: bat). V tem primeru, ko se zračni paket stisne, se temperatura poveča. Ti procesi se imenujejo adiabatno segrevanje in ohlajanje.
Kaj je izotermno
Izotermna sprememba je tista, pri kateri sistem ostane pri konstantni temperaturi. Zato je dT=0. Proces je lahko izotermičen, če poteka zelo počasi in če je proces reverzibilen. Tako, da se sprememba dogaja zelo počasi, je dovolj časa za prilagoditev temperaturnih nihanj. Še več, če lahko sistem deluje kot hladilno telo, kjer lahko vzdržuje konstantno temperaturo po absorbiranju toplote, je to izotermičen sistem.
Slika 2: Izotermna sprememba
Za ideal v izotermičnih pogojih lahko tlak podamo z naslednjo enačbo.
P=nRT /V
Od dela je mogoče izpeljati naslednjo enačbo W=PdV.
W=nRT ln (Vf/Vi)
Zato se pri konstantni temperaturi raztezanje ali stiskanje dogaja med spreminjanjem glasnosti sistema. Ker pri izotermnem procesu ni spremembe notranje energije (dU=0), se vsa dovedena toplota porabi za opravljanje dela. To se zgodi v toplotnem motorju.
Kakšna je razlika med adiabatnim in izotermnim?
Adiabatno pomeni, da ni izmenjave toplote med sistemom in okolico, zato se bo temperatura povečala, če gre za stiskanje, ali pa se bo temperatura zmanjšala pri raztezanju. Nasprotno pa izotermno pomeni, da ni spremembe temperature; tako je temperatura v sistemu konstantna. To se pridobi s spreminjanjem toplote. V adiabatu dQ=0, vendar dT≠0. Vendar pri izotermičnih spremembah dT=0 in dQ ≠0. Torej, to je ključna razlika med adiabatnim in izotermnim. Poleg tega se adiabatske spremembe odvijajo hitro, izotermne pa zelo počasi.
Spodnja info-grafika povzema razlike med adiabatnim in izotermnim.
Povzetek – adiabatsko proti izotermnemu
Ključna razlika med adiabatnim in izotermnim je, da adiabatno pomeni, da med sistemom in okolico ni izmenjave toplote, medtem ko izotermno pomeni, da ni temperaturnih sprememb.
Z dovoljenjem za sliko:
1. »Adiabatsko« (CC BY-SA 3.0) prek Commons Wikimedia
2. “Izotermični proces” Netheril96 – Lastno delo (CC0) prek Commons Wikimedia
