Разница между адиабатическим и изотермическим (с таблицей)

Изотермические и адиабатические процессы используются в термодинамике для объяснения поведения термодинамического процесса и его связи с изменениями температуры. Чтобы понять фактическое промышленное использование, необходимо уловить различие между изотермическими и адиабатическими реакциями. Оба эти процесса больше упоминаются в термодинамике. Оба эти процесса противоположны.

Адиабатический против изотермического

Основное различие между адиабатическими и изотермическими процессами состоит в том, что адиабатические процессы протекают при разных температурах, тогда как изотермические процессы протекают при постоянной температуре. Наиболее существенное различие между двумя частями процесса заключается в том, что адиабатический процесс не включает перенос тепла в жидкость или из нее. С другой стороны, тепло передается в окружающую среду для поддержания постоянной температуры в изотермическом процессе.

Адиабатический процесс происходит, когда между такой системой и окружающей средой отсутствует теплообмен. Чтобы избежать нежелательной передачи тепла, необходимо отрегулировать температуру системы. Этот адиабатический процесс может быть обратимым или необратимым.

Изотермический процесс происходит при фиксированной температуре, но другие параметры системы можно изменять. Это термодинамическое явление, при котором температуры системы не меняются со временем. Тепло передается в систему и из нее относительно медленно для поддержания теплового равновесия. Изотермический процесс — это изменение материала, предмета или даже системы при постоянной температуре.

Таблица сравнения адиабатического и изотермического процессов

Что такое адиабатический?

Адиабатический процесс — это термодинамический процесс, который происходит при отсутствии теплопередачи между системой и ее окружением. В этом случае ни тепло, ни энергия не передаются в систему или из нее. В результате усилие является единственным способом передачи энергии между телом и окружающей средой в адиабатическом процессе. Оно может быть необратимым или обратимым.

Настройки поршня, например, поршня в бензиновом двигателе, являются примером, когда имеют значение адиабатические процессы. Газ будет сжиматься по мере увеличения давления поршня. Декомпрессия заставляет газ снова расширяться, заставляя поршень двигаться. За это отвечают адиабатические механизмы.

Адиабатическое расширение — это идеализированное поведение системы, при котором температура продолжает расти, но давление остается постоянным. В целом это относится к герметичной системе.

Более высокая внутренняя энергия воздушного потока в системе равна совершаемой внешней работе. В этом случае тепло из окружающей атмосферы не удаляется и не добавляется в воздух системы. Рабочее давление имеет тенденцию превышать объем при повышении температуры.

Выполняя операцию быстро, можно поддерживать адиабатический процесс. Например, если мы быстро сжимаем газ в баллонах, у системы не будет достаточно времени для передачи тепловой энергии в окружающую среду. Работа системы изменяет внутреннюю энергию системы в адиабатических процессах.

Что такое изотермический?

Изотермический процесс – это процесс, при котором температура остается постоянной, несмотря на изменения давления и объема. Газовый закон Бойля в термодинамике связывает давление, температуру и объем. Если одно останется неизменным, остальные изменятся пропорционально ему. Когда давление и объем газа обратно пропорциональны, температура газа остается постоянной.

Тепло должно перемещаться в систему или перемещаться из нее, чтобы поддерживать постоянную температуру системы.

Например, когда материал, такой как вода, достигает точки плавления или кипения, давление и температура остаются постоянными, несмотря на изменения фазы, объема и тепловой энергии.

Двигатель Карно является важным производственным применением изотермического процесса. Чтобы поддерживать стабильную температуру системы, здесь должна выполняться работа над системами или системами в окружающей среде; работа с газами увеличивает энергию, что повышает температуру.

Однако если температура превышает заданное значение, система начинает функционировать в среде. Однако когда температура системы падает, энергия выделяется в окружающую среду в виде тепла.

Основное различие между адиабатическим и изотермическим

• В адиабатической системе температура газа уменьшается по мере его расширения, тогда как в изотермической системе температура остается постоянной по мере расширения газа.
• В адиабатической системе давление обратно пропорционально объему, тогда как в изотермической системе обратно пропорционально.
• В адиабатической системе теплота не меняется, а в изотермической системе она меняется.
• В адиабатическом процессе внутренняя энергия изменяется, вызывая расширение, а в изотермическом процессе расширение происходит за счет поглощения тепла из окружающей среды.
• Адиабатическая технологическая система термически отделена от окружающей среды. Для этого требуется изолированная система, тогда как изотермическая технологическая система не изолирована термически от окружающей среды и, следовательно, требует открытой или закрытой системы.
• Работа, совершаемая в адиабатическом процессе, происходит из-за изменений внутренней энергии, тогда как работа, совершаемая в изотермическом процессе, происходит из-за чистого теплосодержания системы.
• Адиабатическая система сжимается за счет добавления тепла к внутренней энергии системы, тогда как изотермическая система сжимается за счет потери тепла в окружающую среду.

Заключение

Адиабатический процесс требует двух важных условий:

• Система должна быть изолирована от окружающей среды; и
• Процесс должен происходить достаточно быстро, чтобы было достаточно времени для передачи тепла.

В общем случае изотермический процесс может протекать при двух условиях: 

• Это происходит, когда температура окружающей среды (T) меньше температуры системы (TS), т. е. T < TS, и тепловое равновесие не поддерживается. 
• Это происходит, когда внешняя температура превышает даже температуру системы и тепловое равновесие не поддерживается.

Адиабатические и изотермические процессы включают давление, температуру и объем. Их всех тоже сильно тянет от газов. В планетных атмосферах оба типа процессов имеют решающее значение.

Справка

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