Qu'est-ce qu'un processus adiabatique?
En physique, un processus adiabatique est un système qui n'échange pas de chaleur avec son environnement. Cela signifie que lorsque le système exécute un travail, qu'il s'agisse d'un mouvement ou d'un travail mécanique, il ne rend idéalement pas son environnement plus chaud ou plus froid. Pour les systèmes impliquant des gaz, un processus adiabatique nécessite généralement des changements de pression pour modifier la température sans affecter l'environnement. Dans l'atmosphère terrestre, les masses d'air subiront une expansion adiabatique et se refroidiront ou subiront une compression adiabatique et se réchaufferont. Les ingénieurs ont conçu divers moteurs avec des processus au moins partiellement adiabatiques.
Un processus adiabatique est un processus thermodynamique dans lequel un système ne gagne ni ne perd de chaleur dans son environnement. Un processus thermodynamique peut être compris comme une mesure des changements d'énergie au sein d'un système, passant d'un état initial à un état final. Dans les applications de la thermodynamique, un système peut être tout espace clairement défini possédant un ensemble uniforme de propriétés, qu'il s'agisse d'une planète, d'une masse d'air, d'un moteur diesel ou de l'univers. Bien que les systèmes possèdent de nombreuses propriétés thermodynamiques, le plus important est le changement de température, mesuré par gain de chaleur ou perte de chaleur.
Un changement dans l'énergie interne d'un système se produira chaque fois que ce système fonctionne, comme lorsqu'une machine alimentée par combustion interne déplace ses pièces. Dans les processus adiabatiques impliquant la plupart des gaz atmosphériques, tels que l'air, la compression du gaz dans le système provoque son réchauffement, tandis que son expansion le refroidit. Certains moteurs à vapeur ont profité de ce processus pour augmenter la pression et donc la température et sont considérés comme des moteurs adiabatiques. Les scientifiques classifient les processus adiabatiques - des machines aux systèmes météorologiques - en fonction de leur réversibilité ou non à leur température d'origine.
Dans un processus adiabatique, un changement de température ne se produira qu'en raison du travail qu'il effectue, mais pas en raison de la perte de chaleur dans son environnement. L'air ascendant se refroidit sans perte de chaleur des masses d'air voisines. Il se refroidit car la pression atmosphérique, qui comprime et réchauffe l'air plus près de la surface de la Terre, diminue avec l'altitude. À mesure que la pression exercée sur un gaz diminue, celui-ci se dilate et les lois thermodynamiques considèrent l’expansion comme un travail. Lorsque la masse d'air se dilate et effectue un travail, elle ne perd pas de chaleur au profit d'autres masses d'air pouvant avoir des températures très différentes, et subit ainsi un processus adiabatique.
Il est presque impossible qu'un système adiabatique parfait existe, car une partie de la chaleur est habituellement perdue. Les scientifiques utilisent des équations mathématiques pour modéliser des processus adiabatiques qui supposent un système parfait pour plus de commodité. Ceux-ci doivent être ajustés lors de la planification de moteurs ou d'appareils réels. L'opposé d'un processus adiabatique est un processus isothermique, dans lequel la chaleur est transférée à l'extérieur du système vers son environnement. Si un gaz se dilate librement à l'extérieur d'un système à pression régulée, il subit un processus isothermique.