Les processus isothermes et adiabatiques sont utilisés en thermodynamique pour expliquer le comportement d'un processus thermodynamique et sa relation avec les variations de température. La distinction entre les réactions isothermes et adiabatiques doit être comprise pour comprendre son utilisation industrielle réelle. Ces deux processus sont davantage mentionnés en thermodynamique. Ces deux processus s’opposent.
Adiabatique vs isotherme
La principale distinction entre les processus adiabatiques et isothermes est que les processus adiabatiques se déroulent à des températures différentes, alors que les processus isothermes se déroulent à une température constante. La différence la plus significative entre les deux parties du processus est que le processus adiabatique n’inclut pas le transport de chaleur vers ou depuis le liquide. D’autre part, la chaleur est transférée à l’environnement pour maintenir une température constante dans le processus isotherme.
Le processus adiabatique se produit lorsqu'il n'y a pas de transfert de chaleur entre un tel système et son environnement. Pour éviter une transmission de chaleur indésirable, la température du système doit être ajustée. Ce processus adiabatique peut être réversible ou irréversible.
Un processus isotherme se produit à une température fixe, mais d'autres paramètres du système peuvent être modifiés. Il s'agit d'un phénomène thermodynamique dans lequel les températures d'un système ne changent pas dans le temps. La chaleur est transférée dans et hors du système relativement lentement pour maintenir l’équilibre thermique. Le processus isotherme consiste à modifier un matériau, un objet ou même un système à température constante.
Tableau de comparaison entre processus adiabatique et isotherme
| PARAMETRES | PROCESSUS ADIABATIQUE | PROCESSUS ISOTHERME |
| Pression | A volume donné, la pression est plus faible. | A volume donné, la pression est plus élevée. |
| Transfert de chaleur | Le transfert de chaleur n'a pas lieu. | Le transfert de chaleur a lieu. |
| Température | Les variations internes du système provoquent des changements de température. | La température reste constante. |
| Enthalpie | L'enthalpie change au cours du processus. | L'enthalpie reste constante. |
| De La Carrosserie | Vite. | Lent. |
| Exemple | Gaz se dilatant dans un récipient sous vide. | Formation de glace à partir de l'eau. |
Qu'est-ce que l'adiabatique ?
Un processus adiabatique est un processus thermodynamique qui se produit lorsqu'il n'y a pas de transfert de chaleur entre un système et son environnement. Dans ce cas, ni la chaleur ni l’énergie ne sont transportées vers ou hors du système. En conséquence, l’effort est la seule méthode de transfert d’énergie entre un corps et son environnement dans un processus adiabatique. Cela peut être soit irréversible, soit réversible.
Les réglages d'un piston, comme celui d'un piston dans un moteur à essence, sont un exemple où les processus adiabatiques sont pertinents. Le gaz se contracte à mesure que la pression du piston augmente. La décompression provoque une nouvelle expansion du gaz, provoquant le déplacement du piston. Les mécanismes adiabatiques en sont responsables.
La dilatation adiabatique est le comportement idéalisé d'un système dans lequel la température continue d'augmenter, mais la pression reste constante. Il fait référence à un système étanche en général.
L’énergie interne plus élevée du flux d’air dans le système est égale au travail extérieur effectué. Dans ce cas, la chaleur de l’atmosphère environnante n’est ni éliminée ni ajoutée à l’air du système. La pression de fonctionnement a tendance à dépasser le volume à mesure que la température augmente.
En effectuant l'opération rapidement, un processus adiabatique peut être maintenu. Par exemple, si l’on comprime rapidement un gaz dans des bouteilles, le système n’aura pas suffisamment de temps pour transmettre l’énergie thermique à l’environnement. Le travail du système modifie l'énergie interne du système dans les processus adiabatiques.
Qu'est-ce que l'Isotherme ?
Un processus isotherme est un processus dans lequel la température reste constante malgré les changements de pression et de volume. La loi des gaz de Boyle en thermodynamique relie la pression, la température et le volume. Si l’un reste inchangé, les autres changeront proportionnellement. Chaque fois que la pression et le volume du gaz sont inversement proportionnels, la température d'un gaz reste constante.
La chaleur doit être déplacée vers ou hors du système pour maintenir la température du système constante.
Par exemple, lorsqu'un matériau, comme l'eau, atteint son point de fusion ou d'ébullition, la pression et la température restent constantes malgré les changements de phase, de volume et d'énergie thermique.
Le moteur Carnot est une utilisation manufacturière importante du procédé isotherme. Pour maintenir la température du système stable, le travail doit être effectué ici sur les systèmes ou par les systèmes dans l'environnement ; travailler sur les gaz augmente l'énergie, ce qui augmente la température.
Cependant, si la température dépasse le point de consigne, le système commence à fonctionner dans l'environnement. Cependant, lorsque la température du système baisse, l'énergie est libérée sous forme de chaleur dans l'environnement.
Différence principale entre adiabatique et isotherme
- Dans un système adiabatique, les températures d'un gaz diminuent à mesure qu'il se dilate, alors que dans un système isotherme, la température reste constante à mesure que le gaz se dilate.
- Dans un système adiabatique, la pression est inversement proportionnelle au volume, alors que la pression dans un système isotherme est inversement proportionnelle.
- Dans un système adiabatique, la chaleur ne varie pas, mais elle le fait dans un système isotherme.
- Dans un processus adiabatique, l'énergie interne change, provoquant une expansion, mais dans un processus isotherme, l'expansion se produit par absorption de chaleur de l'environnement.
- Un système de traitement adiabatique est thermiquement séparé de son environnement. Il nécessite un système isolé, alors qu'un système de procédé isotherme n'est pas isolé thermiquement de son environnement et nécessite donc un système ouvert ou fermé.
- Le travail effectué dans un processus adiabatique est dû à des changements dans l'énergie interne, tandis que le travail effectué dans un processus isotherme est dû au contenu calorifique net du système.
- Un système adiabatique se comprime en ajoutant de la chaleur à l'énergie interne du système, tandis qu'un système isotherme se comprime en perdant de la chaleur dans l'environnement.
Conclusion
Le processus adiabatique nécessite deux conditions importantes :
- Le système doit être isolé de son environnement ; et
- Le processus doit se dérouler suffisamment rapidement pour laisser suffisamment de temps au transfert de chaleur.
De manière générale, le procédé isotherme peut fonctionner sous deux conditions :
- Cela se produit lorsque la température ambiante (T) est inférieure à la température du système (TS), c'est-à-dire T < TS, et qu'aucun équilibre thermique n'est maintenu.
- Cela se produit lorsque la température extérieure est supérieure aux températures du système et que l’équilibre thermique n’est pas maintenu.
Les processus adiabatiques et isothermes impliquent la pression, la température et le volume. Ils sont également tous très attirés par les gaz. Dans les atmosphères planétaires, les deux types de processus sont cruciaux.
Référence
- https://aapt.scitation.org/doi/pdf/10.1119/1.2344391
- https://link.springer.com/article/10.1007/s11005-005-4838-1
- https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2014/rp/c4rp00008k
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