Unterschied zwischen Adiabatikum und Isothermie

Adiabatisch vs. Isothermie

Aus Gründen der Chemie ist das Universum in zwei Teile unterteilt. Der Teil, an dem wir interessiert sind, wird als System bezeichnet, der Rest heißt Umgebung. Ein System kann ein Organismus, ein Reaktionsgefäß oder sogar eine einzelne Zelle sein. Die Systeme unterscheiden sich durch die Art ihrer Interaktionen oder durch die Art des Austauschs. Die Systeme können in zwei offene Systeme und geschlossene Systeme unterteilt werden. Manchmal können Angelegenheiten und Energie über die Systemgrenzen hinweg ausgetauscht werden. Die ausgetauschte Energie kann verschiedene Formen annehmen, z. B. Lichtenergie, Wärmeenergie, Schallenergie usw. Wenn sich die Energie eines Systems aufgrund einer Temperaturdifferenz ändert, sagen wir, dass es einen Wärmefluss gegeben hat. Adiabatisch und Polytrop sind zwei thermodynamische Prozesse, die mit der Wärmeübertragung in Systemen zusammenhängen.

Adiabatisch

Adiabatische Veränderung ist diejenige, bei der keine Wärme in das System hinein oder aus ihm heraus übertragen wird. Die Wärmeübertragung kann hauptsächlich auf zwei Arten gestoppt werden. Zum einen wird eine wärmeisolierte Begrenzung verwendet, so dass keine Wärme eindringen oder existieren kann. Zum Beispiel ist eine Reaktion, die in einem Dewar-Kolben durchgeführt wird, adiabatisch. Die andere Art von adiabatischem Prozess tritt auf, wenn ein Prozess stattfindet, der schnell variiert. So bleibt keine Zeit mehr, um Wärme ein- und auszutragen. In der Thermodynamik werden adiabatische Änderungen mit dQ = 0 dargestellt. In diesen Fällen besteht ein Zusammenhang zwischen Druck und Temperatur. Daher unterliegt das System aufgrund von Druck unter adiabatischen Bedingungen Änderungen. Dies geschieht bei Wolkenbildung und großen Konvektionsströmungen. In höheren Lagen herrscht ein niedrigerer Luftdruck. Wenn Luft erhitzt wird, neigt sie dazu, nach oben zu steigen. Da der Außenluftdruck niedrig ist, versucht das aufsteigende Luftpaket zu expandieren. Beim Ausdehnen funktionieren die Luftmoleküle, und dies beeinflusst ihre Temperatur. Deshalb sinkt die Temperatur beim Ansteigen. Gemäß der Thermodynamik ist die Energie in dem Paket konstant geblieben, es kann jedoch umgewandelt werden, um die Expansionsarbeit auszuführen oder möglicherweise die Temperatur zu halten. Es findet kein Wärmeaustausch mit der Außenseite statt. Das gleiche Phänomen kann auch auf die Luftkompression angewendet werden (z. B. ein Kolben). In dieser Situation steigt die Temperatur, wenn das Luftpaket komprimiert wird. Diese Prozesse werden als adiabatisches Heizen und Kühlen bezeichnet.

Isotherm

Bei der isothermen Änderung bleibt das System auf konstanter Temperatur. Daher ist dT = 0. Ein Prozess kann isotherm sein, wenn er sehr langsam abläuft und der Prozess reversibel ist. Damit die Änderung sehr langsam erfolgt, bleibt genügend Zeit, um die Temperaturschwankungen anzupassen. Wenn ein System wie eine Wärmesenke fungieren kann und nach dem Aufnehmen von Wärme eine konstante Temperatur aufrechterhalten kann, handelt es sich außerdem um ein isothermes System. Für ein Ideal unter isothermen Bedingungen kann der Druck aus der folgenden Gleichung angegeben werden.

P = nRT / V

Seit der Arbeit, W = PdV folgende Gleichung kann abgeleitet werden.

W = nRT ln (Vf / Vi)

Daher erfolgt bei konstanter Temperatur die Expansions- oder Kompressionsarbeit, während das Systemvolumen geändert wird. Da in einem isothermen Prozess keine innere Energieänderung stattfindet (dU = 0), wird die gesamte zugeführte Wärme für die Arbeit verwendet. Dies geschieht in einer Wärmekraftmaschine.