Co je to adiabatický proces?

Ve fyzice je adiabatický proces systém, který si nevyměňuje teplo s okolím. To znamená, že když systém provádí práci - ať už pohybovou nebo mechanickou, - v ideálním případě nezpůsobí, že jeho okolí bude teplejší nebo chladnější. U systémů obsahujících plyny vyžaduje adiabatický proces obvykle změny tlaku k posunu teploty bez ovlivnění okolního prostředí. V zemské atmosféře budou masy vzduchu procházet adiabatickou expanzí a ochlazováním, nebo zažijí adiabatickou kompresi a zahřívají se. Inženýři navrhli různé motory s procesy, které jsou alespoň částečně adiabatické.

Adiabatický proces je termodynamický proces, při kterém systém nezíská nebo neztrácí teplo do okolního prostředí. Termodynamický proces lze chápat jako měření změn energie v systému, odebraných z počátečního stavu do koncového stavu. V aplikacích termodynamiky může být systémem jakýkoli jasně definovaný prostor s jednotnou sadou vlastností, ať už je to planeta, vzduchová hmota, dieselový motor nebo vesmír. Zatímco systémy mají mnoho termodynamických vlastností, důležitá je zde změna teploty, měřená tepelným ziskem nebo tepelnými ztrátami.

Ke změně vnitřní energie systému dojde vždy, když systém vykonává práci, jako když stroj poháněný vnitřním spalováním pohybuje svými částmi. V adiabatických procesech zahrnujících většinu atmosférických plynů, jako je vzduch, způsobuje stlačení plynu v systému plyn, který se zahřívá, zatímco expanze jej ochlazuje. Některé parní motory využily tohoto procesu ke zvýšení tlaku a tím i teploty, a jsou považovány za adiabatické motory. Vědci klasifikují adiabatické procesy - od strojů po povětrnostní systémy - podle toho, zda jsou reverzibilní na původní teplotu.

V rámci adiabatického procesu dojde ke změně teploty pouze v důsledku práce, kterou provádí, ale nikoli v důsledku tepelné ztráty do jejího okolí. Stoupající vzduch ochlazuje bez ztráty tepla na okolní vzduchové hmoty. Ochlazuje se, protože atmosférický tlak, který stlačuje a ohřívá vzduch blíže k zemskému povrchu, se s výškou snižuje. Jak se tlak na plyn sníží, rozšíří se a termodynamické zákony považují expanzi za práci. Když se vzduchová hmota rozšiřuje a vykonává práci, neztrácí teplo na jiné vzduchové hmoty, které mohou mít velmi odlišné teploty, a tak podléhá adiabatickému procesu.

Je téměř nemožné, aby existoval dokonalý adiabatický systém, protože některé teplo se obvykle ztrácí. Existují matematické rovnice, které vědci používají k modelování adiabatických procesů, které předpokládají dokonalý systém pro pohodlí. Tyto musí být nastaveny při plánování skutečných motorů nebo zařízení. Opakem adiabatického procesu je izotermický proces, kdy se teplo přenáší mimo systém do okolního prostředí. Pokud se plyn volně rozpíná mimo systém s regulovaným tlakem, podstoupí izotermický proces.