Unterschied zwischen adiabat und isotherm (mit Tabelle)

Die isothermen und adiabatischen Prozesse werden in der Thermodynamik verwendet, um das Verhalten eines thermodynamischen Prozesses und seine Beziehung zu Temperaturschwankungen zu erklären. Die Unterscheidung zwischen isothermen und adiabatischen Reaktionen muss verstanden werden, um ihre tatsächliche industrielle Verwendung zu verstehen. Beide Prozesse werden in der Thermodynamik ausführlicher erwähnt. Beide Prozesse sind gegensätzlich.

Adiabat vs. Isotherm

Der Hauptunterschied zwischen adiabatischen und isothermen Prozessen besteht darin, dass adiabatische Prozesse bei unterschiedlichen Temperaturen ablaufen, während isotherme Prozesse bei konstanter Temperatur ablaufen. Der bedeutendste Unterschied zwischen den beiden Prozessteilen besteht darin, dass der adiabatische Prozess keinen Wärmetransport zur oder von der Flüssigkeit beinhaltet. Andererseits wird Wärme an die Umgebung abgegeben, um im isothermen Prozess eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten.

Der adiabatische Prozess findet statt, wenn zwischen einem solchen System und seiner Umgebung keine Wärmeübertragung stattfindet. Um unerwünschte Wärmeübertragung zu vermeiden, sollte die Temperatur des Systems angepasst werden. Dieser adiabatische Prozess kann reversibel oder irreversibel sein.

Ein isothermer Prozess findet bei einer festen Temperatur statt, andere Systemparameter können jedoch geändert werden. Es handelt sich um ein thermodynamisches Phänomen, bei dem sich die Temperaturen eines Systems im Laufe der Zeit nicht ändern. Die Wärme wird relativ langsam in das System hinein und aus ihm heraus übertragen, um das thermische Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Der isotherme Prozess verändert ein Material, einen Gegenstand oder sogar ein System bei konstanter Temperatur.

Vergleichstabelle zwischen adiabatischem und isothermischem Prozess

Was ist adiabat?

Ein adiabatischer Prozess ist ein thermodynamischer Prozess, der auftritt, wenn keine Wärmeübertragung zwischen einem System und seiner Umgebung stattfindet. In diesem Fall wird weder Wärme noch Energie in das System hinein oder aus ihm heraus transportiert. Daher ist Anstrengung die einzige Möglichkeit, Energie in einem adiabatischen Prozess zwischen einem Körper und seiner Umgebung zu übertragen. Es kann entweder irreversibel oder reversibel sein.

Ein Beispiel für adiabatische Vorgänge sind die Einstellungen eines Kolbens, beispielsweise bei einem Kolben in einem Ottomotor. Das Gas soll sich zusammenziehen, wenn der Druck des Kolbens steigt. Durch die Dekompression dehnt sich das Gas wieder aus und der Kolben bewegt sich. Dafür sind adiabatische Mechanismen verantwortlich.

Unter adiabatischer Expansion versteht man das idealisierte Verhalten eines Systems, bei dem die Temperatur weiter ansteigt, der Druck jedoch konstant bleibt. Es bezieht sich im Allgemeinen auf ein geschlossenes System.

Die höhere innere Energie des Luftstroms im System entspricht der von außen geleisteten Arbeit. In diesem Fall wird die Wärme aus der Umgebungsatmosphäre nicht abgegeben oder der Systemluft zugeführt. Mit steigender Temperatur tendiert der Betriebsdruck dazu, das Volumen zu überschreiten.

Durch eine schnelle Durchführung des Vorgangs kann ein adiabatischer Prozess aufrechterhalten werden. Wenn wir beispielsweise ein Gas in Zylindern schnell komprimieren, hat das System nicht genug Zeit, Wärmeenergie an die Umgebung zu übertragen. Die Arbeit des Systems verändert die innere Energie des Systems in adiabatischen Prozessen.

Was ist isotherm?

Ein isothermer Prozess ist ein Prozess, bei dem die Temperatur trotz Druck- und Volumenänderungen konstant bleibt. Das Gasgesetz von Boyle in der Thermodynamik verbindet Druck, Temperatur und Volumen. Bleibt einer unverändert, verändern sich die anderen proportional dazu. Immer wenn Druck und Volumen des Gases umgekehrt proportional sind, bleibt die Temperatur eines Gases konstant.

Um die Temperatur des Systems konstant zu halten, muss Wärme in das System hinein oder aus ihm heraus transportiert werden.

Wenn beispielsweise ein Material wie Wasser seinen Schmelz- oder Siedepunkt erreicht, bleiben Druck und Temperatur trotz Phasen-, Volumen- und Wärmeenergieänderungen konstant.

Der Carnot-Motor ist eine wichtige Fertigungsanwendung des isothermen Prozesses. Um die Systemtemperatur stabil zu halten, sollte hier an Systemen oder von den Systemen in der Umgebung gearbeitet werden; Die Arbeit an den Gasen erhöht die Energie, was die Temperatur erhöht.

Steigt die Temperatur jedoch über den Sollwert, beginnt das System in der Umgebung zu funktionieren. Wenn jedoch die Temperatur des Systems sinkt, wird die Energie als Wärme an die Umgebung abgegeben.

Hauptunterschied zwischen adiabat und isotherm

• In einem adiabatischen System nimmt die Temperatur eines Gases ab, wenn es sich ausdehnt, während in einem isothermen System die Temperatur konstant bleibt, wenn sich das Gas ausdehnt.
• In einem adiabatischen System ist der Druck umgekehrt proportional zum Volumen, während der Druck in einem isothermen System umgekehrt proportional ist.
• In einem adiabatischen System ändert sich die Wärme nicht, in einem isothermen System jedoch.
• Bei einem adiabatischen Prozess ändert sich die innere Energie, was zu einer Expansion führt. Bei einem isothermen Prozess erfolgt die Expansion jedoch durch Absorption von Wärme aus der Umgebung.
• Ein adiabatisches Prozesssystem ist thermisch von seiner Umgebung getrennt. Es erfordert ein isoliertes System, wohingegen ein isothermes Prozesssystem nicht thermisch von seiner Umgebung isoliert ist und daher ein offenes oder geschlossenes System erfordert.
• Die in einem adiabatischen Prozess geleistete Arbeit ist auf Änderungen der inneren Energie zurückzuführen, während die in einem isothermen Prozess geleistete Arbeit auf dem Nettowärmeinhalt des Systems beruht.
• Ein adiabatisches System komprimiert, indem es der internen Energie des Systems Wärme hinzufügt, während ein isothermes System komprimiert, indem es Wärme an die Umgebung abgibt.

Zusammenfassung

Der adiabatische Prozess erfordert zwei wichtige Bedingungen:

• Das System sollte von seiner Umgebung isoliert sein; Und
• Der Prozess muss schnell genug ablaufen, damit genügend Zeit für die Wärmeübertragung bleibt.

Im Allgemeinen kann der isotherme Prozess unter zwei Bedingungen funktionieren: 

• Dies geschieht, wenn die Umgebungstemperatur (T) niedriger ist als die Temperatur des Systems (TS), also T < TS, und kein thermisches Gleichgewicht aufrechterhalten wird. 
• Dies geschieht, wenn die Außentemperatur höher ist als die Temperaturen des Systems und das thermische Gleichgewicht nicht aufrechterhalten wird.

Die adiabatischen und isothermen Prozesse beinhalten Druck, Temperatur und Volumen. Sie sind auch alle ziemlich von Gasen angezogen. In Planetenatmosphären sind beide Arten von Prozessen entscheidend.

Referenz

1. https://aapt.scitation.org/doi/pdf/10.1119/1.2344391
2. https://link.springer.com/article/10.1007/s11005-005-4838-1
3. https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2014/rp/c4rp00008k