Termodünaamika: adiabaatilise protsessi määratlus

Füüsikas on adiabaatiline protsess a termodünaamiline protsess milles pole soojusülekanne süsteemi sisse või välja ning see saadakse üldiselt kogu süsteemi tugeva isoleerimisega ümbritsedes materjali või viies protsessi läbi nii kiiresti, et pole aega märkimisväärseks soojusülekandeks koht.

Rakendamine termodünaamika esimene seadus adiabaatilisse protsessi, saame:

delta-kuna delta-U on sisemise energia ja W on süsteemi tehtud töö, mida näeme järgmiste võimalike tulemustena. Adiabaatilistes tingimustes laienev süsteem toimib positiivselt, seega sisemine energia väheneb ja süsteem, mis adiabaatilistes tingimustes tõmbub kokku, toimib negatiivselt, seega suureneb sisemine energia.

Sisepõlemismootoris olevad surve- ja paisumislöögid on mõlemad umbes adiabaatilised protsessid - mis vähe soojusülekandeid väljaspool süsteemi on ebaoluline ja praktiliselt kogu energiamuutus läheb süsteemi liikumiseks kolb.

Adiabaatilised ja temperatuuri kõikumised gaasis

Kui gaasi pressitakse adiabaatiliste protsesside kaudu, põhjustab see gaasi temperatuuri tõusu läbi protsessi, mida nimetatakse adiabaatiliseks kuumutamiseks; kuid adiabaatiliste protsesside kaudu vedru või rõhu vastu suunatud paisumine põhjustab temperatuuri languse protsessi kaudu, mida nimetatakse adiabaatiliseks jahutamiseks.

instagram viewer

Adiabaatiline kuumutamine toimub siis, kui gaasi survestab selle ümbruse töö, näiteks kolvi kokkusurumine diiselmootori kütusesilindris. See võib ilmneda ka looduslikult, näiteks siis, kui Maa atmosfääri õhumassid suruvad pinnale nagu a kalle - mäestik, põhjustades temperatuuri tõusu, kuna õhumassiga vähendatakse selle mahtu maapinna suhtes maamass.

Adiabaatiline jahutamine toimub seevastu siis, kui isoleeritud süsteemides toimub laienemine, mis sunnib neid tegema tööd ümbritsevatel aladel. Õhuvoolu näitel, kui tuulevoolus tõuseb rõhk õhurõhule, lastakse selle ruumalal tagasi jaotada, vähendades temperatuuri.

Ajakaalud ja adiabaatiline protsess

Ehkki adiabaatilise protsessi teooria püsib pikema aja jooksul jälgimisel, muudavad väiksemad ajavahemikud adiabaatilise mehaanilistes protsessides võimatu - kuna isoleeritud süsteemide jaoks pole täiuslikke isolaatoreid, kaob töö ajal kuumus alati tehtud.

Üldiselt eeldatakse, et adiabaatilised protsessid on sellised, kus temperatuuri netotulemus jääb püsima see ei mõjuta, kuid see ei tähenda tingimata, et soojust ei kandu kogu piirkonnas protsess. Väiksemad ajakavad võivad näidata soojuse minutisülekannet süsteemi piiridest, mis töö käigus lõpuks tasakaalustub.

Sellised tegurid nagu huvipakkuv protsess, soojuse hajumise kiirus, töö mahajäämine ja ebatäiusliku isolatsiooni tõttu kaotatud soojushulk võivad mõjutada kuumuse tulemust ülekanne kogu protsessis, ja sel põhjusel põhineb eeldus, et protsess on adiabaatiline, soojusülekandeprotsessi kui terviku vaatlusel, selle väiksema asemel osad.

instagram story viewer