断熱と等温の違い（表あり）

等温過程と断熱過程は、熱力学において、熱力学過程の挙動と温度変化との関係を説明するために使用されます。実際の工業用途を理解するには、等温反応と断熱反応の区別を理解する必要があります。これらのプロセスは両方とも、熱力学で詳しく説明されます。これらのプロセスは両方とも反対です。

断熱対等温

断熱プロセスと等温プロセスの主な違いは、断熱プロセスは異なる温度で発生するのに対し、等温プロセスは一定の温度で発生することです。 プロセスの XNUMX つの部分の最も重要な違いは、断熱プロセスには液体への、または液体からの熱輸送が含まれていないことです。 一方、等温プロセスでは、熱は環境に伝達されて一定の温度を維持します。

断熱プロセスは、そのようなシステムとその環境の間に熱伝達がない場合に発生します。 不要な熱伝達を避けるために、システムの温度を調整する必要があります。 この断熱プロセスは、可逆的または不可逆的である可能性があります。

等温プロセスは固定温度で発生しますが、他のシステムパラメータは変更できます。 これは、システムの温度が時間の経過とともに変化しない熱力学現象です。 熱平衡を維持するために、熱はシステムの内外に比較的ゆっくりと移動します。 等温プロセスは、材料、品目、さらにはシステムを一定の温度で変化させることです。

断熱プロセスと等温プロセスの比較表

断熱とは何ですか？

断熱プロセスは、システムとその周囲の間に熱伝達がない場合に発生する熱力学的プロセスです。 この場合、熱もエネルギーもシステムの内外に輸送されません。 結果として、努力は、断熱プロセスにおいて身体とその環境の間でエネルギーを伝達する唯一の方法です。 それは不可逆的な場合もあれば、可逆的な場合もあります。

ガソリン エンジンのピストンなどのピストンの設定は、断熱プロセスが関係する例です。 ピストンの圧力が上昇するとガスが収縮します。 減圧するとガスが再び膨張し、ピストンが動きます。 断熱メカニズムがこれを担当します。

断熱膨張は、温度は上昇し続けるが、圧力は一定に保たれるシステムの理想的な動作です。 密閉系全般を指します。

システム内の空気流のより高い内部エネルギーは、外部で行われる仕事と同等です。 この場合、周囲の大気からの熱は除去されず、システム空気に追加されません。 温度が上昇すると、作動圧力は体積を超える傾向があります。

操作を高速に実行することにより、断熱プロセスを維持できます。 たとえば、シリンダー内でガスを高速で圧縮すると、システムは熱エネルギーを周囲に伝達するのに十分な時間がなくなります。 システムの仕事は、断熱プロセスにおけるシステムの内部エネルギーを変更します。

等温とは何ですか？

等温プロセスとは、圧力と体積の変化にもかかわらず温度が一定に保たれるプロセスです。 熱力学におけるボイルの気体の法則は、圧力、温度、体積を結び付けます。 どれかが変わらなければ、それに比例して他のものも変化します。 気体の圧力と体積が反比例する場合、気体の温度は一定に保たれます。

システムの温度を一定に維持するには、熱をシステム内に移動またはシステム外に再配置する必要があります。

たとえば、水のような物質が融点または沸点に達すると、相、体積、熱エネルギーが変化しても、圧力と温度は一定に保たれます。

カルノー エンジンは、等温プロセスの重要な製造利用です。 システムの温度を安定に保つには、ここでシステムまたは環境内のシステムによって作業を行う必要があります。 ガスに作用するとエネルギーが増加し、温度が上昇します。

ただし、温度が設定値を超えて上昇すると、システムは環境内で機能し始めます。 ただし、システムの温度が低下すると、エネルギーは熱として環境に放出されます。

断熱と等温の主な違い

• 断熱システムでは、気体が膨張するにつれて温度が低下しますが、等温システムでは、気体が膨張しても温度は一定のままです。
• 断熱系では圧力は体積に反比例しますが、等温系では圧力は反比例します。
• 断熱系では熱は変化しませんが、等温系では変化します。
• 断熱過程では内部エネルギーが変化して膨張が起こりますが、等温過程では環境からの熱の吸収によって膨張が起こります。
• 断熱プロセスシステムは周囲から熱的に分離されています。 これには隔離されたシステムが必要ですが、等温プロセス システムは周囲から断熱されていないため、開放または閉鎖システムが必要です。
• 断熱プロセスで行われる仕事は内部エネルギーの変化によるものですが、等温プロセスで行われる仕事はシステムの正味の熱量によるものです。
• 断熱システムはシステムの内部エネルギーに熱を加えることによって圧縮しますが、等温システムは熱を環境に失うことによって圧縮します。

まとめ

断熱プロセスには、次の XNUMX つの重要な条件が必要です。

• システムは周囲から隔離する必要があります。 そして
• このプロセスは、熱を伝達するのに十分な時間を確保できるほど迅速に行われなければなりません。

一般に、等温プロセスは次の XNUMX つの条件下で機能します。 

• これは、周囲の温度 (T) がシステムの温度 (TS) より低い場合、つまり T < TS の場合に発生し、熱平衡が維持されません。 
• これは、外部温度がシステムの温度よりも高く、熱平衡が維持されない場合に発生します。

断熱プロセスと等温プロセスには、圧力、温度、体積が関係します。 それらもすべてガスでかなり描かれています。 惑星の大気では、両方の種類のプロセスが重要です。

参照

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