Ključna razlika med adiabatnimi in politropnimi procesi je, da pri adiabatskih procesih ne pride do prenosa toplote, medtem ko pri politropskih procesih pride do prenosa toplote.
V kemiji delimo vesolje na dva dela. Del, ki ga bomo preučevali, je »sistem«, ostalo pa »okolje«. Sistem je lahko organizem, reakcijska posoda ali celo ena celica. Sisteme lahko ločimo med seboj po vrsti interakcij, ki jih imajo, ali po vrstah izmenjav, ki potekajo. Sisteme lahko razdelimo na odprte in zaprte sisteme. Včasih gredo materije in energija čez meje sistema. 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 se nanašata na prenos toplote v sistemih.
Kaj je adiabatsko?
Adiabatna sprememba je tista, pri kateri se toplota ne prenaša v sistem ali iz njega. Ta omejitev prenosa toplote se večinoma pojavi na dva načina. Eden je z uporabo toplotno izolirane meje, tako da toplota ne more vstopiti ali obstajati. Na primer, reakcija, ki jo izvajamo v Dewarjevi bučki, je adiabatna. Drugič, adiabatni proces se zgodi, ko proces poteka zelo hitro; tako ni več časa za prenos toplote noter in zunaj.
V termodinamiki lahko prikažemo adiabatske spremembe kot dQ=0, kjer je Q toplotna energija. V teh primerih obstaja razmerje med tlakom in temperaturo. Zato se sistem spreminja zaradi tlaka v adiabatskih razmerah.
Na primer, pomislite, kaj 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 spremenilo njihovo temperaturo. Zato temperatura z naraščanjem pada.
Slika 01: Nastajanje oblakov je primer adiabatnega procesa
Po termodinamiki ostaja energija v zračnem paketu nespremenjena, vendar jo je mogoče pretvoriti v različne oblike energije (da opravi ekspanzijsko delo ali morda ohrani svojo temperaturo). Vendar pa 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 politropno?
Politropni proces poteka s prenosom toplote. Vendar se v tem procesu prenos toplote zgodi reverzibilno.
Slika 02: Pihanje balona na vročem soncu je primer za politropni proces
Ko je plin podvržen tej vrsti prenosa toplote, velja naslednja enačba za politropni proces.
PVn=konstanta
Kjer je P tlak, V prostornina in n konstanta. Da bi ohranili PV konstantno v politropnem procesu ekspanzije/stiskanja plina, med sistemom in okolico poteka izmenjava toplote in dela. Zato je politropni proces neadiabatski.
Kakšna je razlika med adiabatnim in politropskim?
Adiabatna sprememba je tista, pri kateri se toplota ne prenaša v sistem ali iz njega, medtem ko poteka politropni proces s prenosom toplote. Zato je ključna razlika med adiabatnimi in politropnimi procesi ta, da pri adiabatskih procesih ne pride do prenosa toplote, medtem ko pri politropskih procesih pride do prenosa toplote. Poleg tega enačba dQ=0 velja za adiabatni proces, medtem ko enačba PVn=konstanta velja za politropski proces.
Povzetek – adiabatno proti politropskemu
Adiabatni in politropni proces sta dva pomembna termodinamična procesa. Ključna razlika med adiabatnimi in politropnimi procesi je, da pri adiabatskih procesih ne pride do prenosa toplote, medtem ko pri politropskih procesih pride do prenosa toplote.
