Forskellen mellem adiabatisk og polytropisk

Det vigtigste forskel mellem adiabatiske og polytropiske processer er det i adiabatiske processer forekommer der ingen varmeoverførsel, mens der i polytropiske processer finder sted varmeoverførsel.

I kemi deler vi universet i to dele. Den del, vi skal studere, er "et system", og resten er "det omkringliggende". Et system kan være en organisme, en reaktionsbeholder eller endda en enkelt celle. Vi kan skelne systemer fra hinanden ved den slags interaktion, de har, eller efter hvilke typer udvekslinger, der finder sted. Vi kan klassificere systemer i to grupper som åbne og lukkede systemer. Nogle gange kan sager og energi gå gennem systemgrænserne. Den udvekslede energi kan antage flere former såsom lysenergi, varmeenergi, lydenergi osv. Hvis energien i et system ændrer sig på grund af en temperaturforskel, siger vi, at der har været en strøm af varme. Adiabatic og polytropic er to termodynamiske processer, der vedrører varmeoverførsel i systemer.

INDHOLD

1. Oversigt og nøgleforskel
2. Hvad er Adiabatic
3. Hvad er polytropisk
4. Sammenligning side ved side - Adiabatic vs Polytropic i tabelform
5. Resume

Hvad er Adiabatic?

Adiabatisk ændring er den, hvor ingen varme overføres til eller ud af systemet. Denne varmeoverførselsbegrænsning forekommer hovedsageligt på to måder. Den ene er ved at bruge en termisk isoleret grænse, så ingen varme kan komme ind eller eksistere. For eksempel er en reaktion, som vi udfører i en Dewar-kolbe, adiabatisk. For det andet sker der en adiabatisk proces, når en proces finder sted meget hurtigt; der er således ikke tid til at overføre varme ind og ud.

I termodynamik kan vi vise adiabatiske ændringer som dQ = 0, hvor Q er varmeenergi. I disse tilfælde er der et forhold mellem tryk og temperatur. Derfor ændres systemet på grund af pres i adiabatiske forhold.

Tænk f.eks. Hvad der sker i skydannelse og konvektionsstrømme i stor skala. I højere højder er der lavere atmosfærisk tryk. Når luft opvarmes, har den en tendens til at gå op. Da det udvendige lufttryk er lavt, vil den stigende luftpakke forsøge at udvide sig. Når de udvides fungerer luftmolekylerne, og dette ændrer deres temperatur. Derfor sænker temperaturen, når den stiger.

Figur 01: Cloudformation er et eksempel på adiabatisk proces

I henhold til termodynamik forbliver energien i luftpakken konstant, men den kan konverteres til forskellige energiformer (for at udføre ekspansionsarbejdet eller måske for at opretholde dens temperatur). Der er dog ingen varmeveksling med ydersiden. Vi kan også anvende dette samme fænomen til luftkomprimering (f.eks. Et stempel). I den situation stiger temperaturen, når luftpakken komprimerer. Disse processer kaldes adiabatisk opvarmning og afkøling.

Hvad er polytropisk?

Polytropisk proces sker med en varmeoverførsel. Varmeoverførslen sker imidlertid reversibelt i denne proces.

Figur 02: At blæse en ballon i den varme sol er et eksempel på polytropisk proces

Når en gas gennemgår denne type varmeoverførsel, gælder følgende ligning for en polytropisk proces.

PVn = konstant

Hvor P er trykket, er V volumen og n er en konstant. For at holde PV konstant i den polytropiske gasudvidelses / kompressionsproces foregår både varme og arbejdsudveksling mellem systemet og omgivelserne. Derfor er polytropisk en ikke-adiabatisk proces.

Hvad er forskellen mellem adiabatisk og polytropisk?

Adiabatisk ændring er den, hvor ingen varme overføres til eller ud af systemet, mens den polytropiske proces sker med en varmeoverførsel. Derfor er den vigtigste forskel mellem adiabatiske og polytropiske processer, at der i adiabatiske processer ikke sker nogen varmeoverførsel, medens der i polytropiske processer forekommer varmeoverførsel. Desuden er ligningen dQ = 0 sand for den adiabatiske proces, mens ligningen PVn = konstant er sand for den polytropiske proces.

Resume - Adiabatic vs Polytropic

Adiabatisk og polytropisk proces er to vigtige termodynamiske processer. Den vigtigste forskel mellem adiabatiske og polytropiske processer er, at der i adiabatiske processer ikke sker nogen varmeoverførsel, medens der i polytropiske processer finder sted varmeoverførsel.

Reference:

1. Libreteksts. “3.6: Adiabatiske processer til en ideel gas.” Fysik LibreTexts, Libretexts, 11. mar. 2018. Findes her  

Billede høflighed:

1. ”2218028” af Webmoment (CC0) via pixabay
2. ”1118775” af jim (CC0) via pexels