Adiabatisch versus isotherm
Voor scheikundige doeleinden is het universum opgedeeld in twee delen. Het deel waarin we geïnteresseerd zijn, wordt een systeem genoemd en de rest wordt de omgeving genoemd. Een systeem kan een organisme zijn, een reactievat of zelfs een enkele cel. De systemen onderscheiden zich door het soort interacties dat ze hebben of door de soorten uitwisselingen die plaatsvinden. De systemen kunnen in twee worden ingedeeld als open systemen en gesloten systemen. Soms kunnen zaken en energie worden uitgewisseld over de systeemgrenzen heen. De uitgewisselde energie kan verschillende vormen aannemen zoals lichtenergie, warmte-energie, geluidsenergie, etc. Als de energie van een systeem verandert door een temperatuurverschil, zeggen we dat er een warmtestroom is geweest. Adiabatisch en polytropisch zijn twee thermodynamische processen die verband houden met warmteoverdracht in systemen.
Adiabatisch
Adiabatische verandering is de verandering waarbij geen warmte in of uit het systeem wordt overgedragen. Warmteoverdracht kan voornamelijk op twee manieren worden gestopt. Een daarvan is door een thermisch geïsoleerde grens te gebruiken, zodat er geen warmte kan binnendringen of bestaan. Een reactie die wordt uitgevoerd in een Dewar-kolf is bijvoorbeeld adiabatisch. Het andere type adiabatisch proces vindt plaats wanneer een proces plaatsvindt, varieert snel; er is dus geen tijd meer om warmte in en uit te voeren. In de thermodynamica worden adiabatische veranderingen weergegeven door dQ = 0. In deze gevallen is er een verband tussen de druk en temperatuur. Daarom ondergaat het systeem veranderingen als gevolg van druk in adiabatische omstandigheden. Dit is wat er gebeurt bij wolkenvorming en grootschalige convectiestromen. Op grotere hoogte is er een lagere atmosferische druk. Wanneer lucht wordt verwarmd, heeft deze de neiging omhoog te gaan. Omdat de buitenluchtdruk laag is, zal het opstijgende luchtdeeltje proberen uit te zetten. Bij het uitzetten werken de luchtmoleculen wel, en dit heeft invloed op hun temperatuur. Daarom daalt de temperatuur bij het opstaan. Volgens de thermodynamica is de energie in het pakket constant gebleven, maar het kan worden omgezet om het uitbreidingswerk te doen of misschien om de temperatuur te behouden. Er is geen warmte-uitwisseling met de buitenwereld. Ditzelfde fenomeen kan ook worden toegepast op luchtcompressie (bijvoorbeeld: een zuiger). In die situatie, wanneer het luchtdeeltje comprimeert, stijgt de temperatuur. Deze processen worden adiabatische verwarming en koeling genoemd.de energie in het pakket is constant gebleven, maar kan worden omgezet om het uitbreidingswerk te doen of misschien om de temperatuur op peil te houden. Er is geen warmte-uitwisseling met de buitenwereld. Ditzelfde fenomeen kan ook worden toegepast op luchtcompressie (bijvoorbeeld: een zuiger). In die situatie, wanneer het luchtdeeltje comprimeert, stijgt de temperatuur. Deze processen worden adiabatische verwarming en koeling genoemd.de energie in het pakket is constant gebleven, maar het kan worden omgezet om het uitbreidingswerk te doen of misschien om de temperatuur te behouden. Er is geen warmte-uitwisseling met de buitenwereld. Ditzelfde fenomeen kan ook worden toegepast op luchtcompressie (bijvoorbeeld: een zuiger). In die situatie, wanneer het luchtdeeltje comprimeert, stijgt de temperatuur. Deze processen worden adiabatische verwarming en koeling genoemd.
Isotherm
Isothermische verandering is die waarbij het systeem op constante temperatuur blijft. Daarom dT = 0. Een proces kan isotherm zijn als het erg langzaam verloopt en als het proces omkeerbaar is. Zodat de verandering heel langzaam verloopt, is er voldoende tijd om de temperatuurvariaties aan te passen. Bovendien, als een systeem kan werken als een koellichaam, waar het een constante temperatuur kan handhaven na het absorberen van warmte, is het een isotherm systeem. Voor een ideaal heeft in isotherme omstandigheden, kan de druk worden gegeven uit de volgende vergelijking.
P = nRT / V
Aangezien werk, W = PdV volgende vergelijking kan worden afgeleid.
W = nRT ln (Vf / Vi)
Daarom vindt bij constante temperatuur de expansie- of compressiewerkzaamheden plaats terwijl het systeemvolume wordt gewijzigd. Omdat er geen interne energieverandering plaatsvindt in een isotherm proces (dU = 0), wordt alle geleverde warmte gebruikt om werk te doen. Dit is wat er gebeurt in een warmtemotor.
Wat is het verschil tussen adiabatisch en isotherm?
• Adiabatisch betekent dat er geen warmte-uitwisseling is tussen het systeem en de omgeving, daarom zal de temperatuur toenemen als het een compressie is, of zal de temperatuur afnemen bij uitzetting.
• Isotherm betekent dat er geen temperatuurverandering is; dus de temperatuur in een systeem is constant. Dit wordt verkregen door de warmte te veranderen.
• In adiabatisch dQ = 0, maar dT ≠ 0. Bij isotherme veranderingen echter dT = 0 en dQ ≠ 0.
• Adiabatische veranderingen vinden snel plaats, terwijl isotherme veranderingen zeer langzaam plaatsvinden.
