断熱プロセスとは

物理学では、断熱プロセスは環境と熱を交換しないシステムです。 これは、システムが作業を実行するとき-移動であろうと機械的作業であろうと-理想的には、周囲を暖かくしたり、冷やしたりしないことを意味します。 気体を含むシステムの場合、断熱プロセスでは通常、周囲の環境に影響を与えずに温度を変化させるために圧力を変更する必要があります。 地球の大気では、気団は断熱膨張を受けて冷却されるか、断熱圧縮を受けて加熱されます。 エンジニアは、少なくとも部分的に断熱的なプロセスを持つさまざまなエンジンを設計しました。

断熱プロセスは、システムが周囲の環境への熱を獲得または損失しない熱力学的プロセスです。 熱力学的プロセスは、開始状態から終了状態までのシステム内のエネルギー変化の測定として理解できます。 熱力学のアプリケーションでは、システムは、惑星、気団、ディーゼルエンジン、または宇宙など、均一な一連のプロパティを持つ明確に定義された空間である場合があります。 システムには多くの熱力学的特性がありますが、ここで重要なのは、熱の増加または減少によって測定される温度変化です。

システムの内部エネルギーの変化は、そのシステムが作業を実行するたびに発生します。たとえば、内部燃焼により動力を与えられた機械が部品を動かすときです。 空気などのほとんどの大気ガスを含む断熱プロセスでは、システム内のガスの圧縮によりガスが温まり、膨張により冷却されます。 蒸気エンジンの中には、このプロセスを利用して圧力を上げて温度を上げるものもあり、断熱エンジンと見なされています。 科学者は、機械から気象システムまで、断熱プロセスを元の温度に可逆的であるかどうかに従って分類します。

断熱プロセス内では、温度変化は、それが実行する作業によってのみ発生し、環境への熱損失によるものではありません。 上昇する空気は、近隣の気団に熱を失うことなく冷却します。 地表近くの空気を圧縮して加熱する気圧が高度とともに低下するため、冷却されます。 ガスの圧力が低下すると、ガスは膨張し、熱力学的法則は膨張が有効であると見なします。 気団が膨張して仕事をするとき、それは非常に異なる温度を持つかもしれない他の気団への熱を失いません、したがって、断熱プロセスを受けます。

熱が通常失われるため、完全な断熱システムが存在することはほとんど不可能です。 科学者が便利のために完全なシステムを仮定する断熱プロセスをモデル化するために使用する数学方程式があります。 これらは、実際のエンジンまたはデバイスを計画するときに調整する必要があります。 断熱プロセスの反対は等温プロセスであり、熱はシステムの外部から周囲の環境に伝達されます。 ガスは、圧力が調整されたシステムの外側で自由に膨張すると、等温プロセスを受けます。