I processi isotermico e adiabatico sono utilizzati in termodinamica per spiegare il comportamento di un processo termodinamico e la sua relazione con le variazioni di temperatura. La distinzione tra reazioni isotermiche e adiabatiche deve essere compresa per comprenderne l'effettivo utilizzo industriale. Entrambi questi processi sono menzionati più in termodinamica. Entrambi questi processi sono opposti.
Adiabatico vs Isotermo
La principale distinzione tra processi adiabatici e isotermici è che i processi adiabatici avvengono a temperature diverse, mentre i processi isotermici avvengono a temperatura costante. La differenza più significativa tra le due parti del processo è che il processo adiabatico non include il trasporto di calore da o verso il liquido. D'altra parte, il calore viene trasferito all'ambiente per mantenere una temperatura costante nel processo isotermico.
Il processo adiabatico si verifica quando non c'è trasferimento di calore tra un tale sistema e il suo ambiente. Per evitare la trasmissione di calore indesiderata, la temperatura del sistema dovrebbe essere regolata. Questo processo adiabatico può essere reversibile o irreversibile.
Un processo isotermico avviene a una temperatura fissa, ma altri parametri del sistema possono essere modificati. È un fenomeno termodinamico in cui le temperature di un sistema non cambiano nel tempo. Il calore viene trasferito dentro e fuori dal sistema in modo relativamente lento per mantenere l'equilibrio termico. Il processo isotermico cambia un materiale, un oggetto o anche un sistema a temperatura costante.
Tabella di confronto tra processo adiabatico e isotermico
| PARAMETRI | PROCESSO ADIABATICO | PROCESSO ISOTERMICO |
| Pressione | A un dato volume, la pressione è inferiore. | A un dato volume, la pressione è più alta. |
| Trasferimento di calore | Il trasferimento di calore non ha luogo. | Avviene il trasferimento di calore. |
| Temperatura | Le variazioni interne del sistema provocano sbalzi di temperatura. | La temperatura rimane costante. |
| entalpia | Variazioni di entalpia all'interno del processo. | L'entalpia rimane costante. |
| Trasformazione | Veloce. | Lento. |
| Esempio | Gas che si espande in un contenitore sottovuoto. | Formazione di ghiaccio dall'acqua. |
Che cos'è l'adiabatico?
Una trasformazione adiabatica è una trasformazione termodinamica che avviene quando non vi è scambio di calore tra un sistema e l'ambiente circostante. In questo caso né calore né energia vengono trasportati dentro o fuori dal sistema. Di conseguenza, lo sforzo è l’unico metodo per trasferire energia tra un corpo e il suo ambiente in un processo adiabatico. Potrebbe essere irreversibile o reversibile.
Le impostazioni di un pistone, come nel caso di un pistone in un motore a benzina, sono un esempio in cui i processi adiabatici sono rilevanti. Il gas si contrarrà all'aumentare della pressione del pistone. La decompressione fa sì che il gas si espanda nuovamente, provocando il movimento del pistone. I meccanismi adiabatici sono responsabili di ciò.
L'espansione adiabatica è il comportamento idealizzato di un sistema in cui la temperatura continua ad aumentare, ma la pressione rimane costante. Si riferisce ad un sistema sigillato in generale.
La maggiore energia interna del flusso d'aria nel sistema è uguale al lavoro esterno svolto. In questo caso il calore proveniente dall'atmosfera circostante non viene eliminato né aggiunto all'aria dell'impianto. La pressione di esercizio tende a superare il volume all'aumentare della temperatura.
Eseguendo l'operazione velocemente, è possibile mantenere un processo adiabatico. Ad esempio, se comprimiamo velocemente un gas in bombole, il sistema non avrà abbastanza tempo per trasmettere energia termica all'ambiente circostante. Il lavoro del sistema modifica l'energia interna del sistema nei processi adiabatici.
Cos'è l'isoterma?
Un processo isotermico è quello in cui la temperatura rimane costante nonostante le variazioni di pressione e volume. La legge dei gas di Boyle in termodinamica collega pressione, temperatura e volume. Se uno rimane invariato, gli altri cambieranno in proporzione ad esso. Ogni volta che la pressione e il volume del gas sono inversamente proporzionali, la temperatura di un gas rimane costante.
Il calore deve essere spostato dentro o fuori dal sistema per mantenere costante la temperatura del sistema.
Ad esempio, quando un materiale, come l’acqua, raggiunge il punto di fusione o di ebollizione, la pressione e la temperatura rimangono costanti nonostante i cambiamenti di fase, volume ed energia termica.
Il motore di Carnot è un importante utilizzo produttivo del processo isotermico. Per mantenere stabile la temperatura del sistema, qui si dovrebbe lavorare sui sistemi o dai sistemi nell'ambiente; lavorare sui gas aumenta l'energia, che aumenta la temperatura.
Se però la temperatura aumenta oltre il setpoint, il sistema inizia a funzionare nell'ambiente. Tuttavia, quando la temperatura del sistema diminuisce, l'energia viene rilasciata sotto forma di calore nell'ambiente.
Principale differenza tra adiabatico e isotermico
- In un sistema adiabatico, le temperature di un gas diminuiscono man mano che si espande, mentre in un sistema isotermico la temperatura rimane costante quando il gas si espande.
- In un sistema adiabatico la pressione è inversamente proporzionale al volume, mentre in un sistema isotermo la pressione è inversamente proporzionale.
- In un sistema adiabatico il calore non varia, ma in un sistema isotermico sì.
- In un processo adiabatico, l'energia interna cambia, provocando l'espansione, ma in un processo isotermico l'espansione avviene per assorbimento di calore dall'ambiente.
- Un sistema di processo adiabatico è termicamente separato dall'ambiente circostante. Richiede un sistema isolato, mentre un sistema di processo isotermico non è isolato termicamente dall'ambiente circostante e quindi richiede un sistema aperto o chiuso.
- Il lavoro svolto in una trasformazione adiabatica è dovuto alle variazioni di energia interna, mentre il lavoro svolto in una trasformazione isoterma è dovuto al contenuto termico netto del sistema.
- Un sistema adiabatico si comprime aggiungendo calore all'energia interna del sistema, mentre un sistema isotermico si comprime cedendo calore all'ambiente.
Conclusione
Il processo adiabatico richiede due condizioni importanti:
- Il sistema dovrebbe essere isolato dall'ambiente circostante; E
- Il processo deve avvenire abbastanza rapidamente da consentire il tempo sufficiente per trasferire il calore.
In generale, il processo isotermico può funzionare in due condizioni:
- Ciò si verifica quando la temperatura circostante (T) è inferiore alla temperatura del sistema (TS), cioè T < TS, e non viene mantenuto l'equilibrio termico.
- Ciò si verifica quando la temperatura esterna è superiore anche alla temperatura del sistema e l'equilibrio termico non viene mantenuto.
I processi adiabatici e isotermici coinvolgono pressione, temperatura e volume. Sono tutti piuttosto attratti anche dai gas. Nelle atmosfere planetarie, entrambi i tipi di processi sono cruciali.
Riferimento
- 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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