Co to jest proces adiabatyczny?

W fizyce proces adiabatyczny to system, który nie wymienia ciepła ze środowiskiem. Oznacza to, że gdy system wykonuje pracę - zarówno ruchu lub pracy mechanicznej - idealnie nie sprawia, że ​​otoczenie jest cieplejsze ani chłodniejsze. W przypadku systemów obejmujących gaz, proces adiabatyczny zwykle wymaga zmian ciśnienia w celu zmiany temperatury bez wpływu na otaczające środowisko. W atmosferze Ziemi masy powietrza zostaną poddane rozszerzeniu adiabatyczne i ochładzają się, lub doświadczą kompresji adiabatycznej i rozgrzeją się. Inżynierowie zaprojektowali różne silniki z procesami, które są przynajmniej częściowo adiabatyczne.

Proces adiabatyczny jest procesem termodynamicznym, w którym system nie zyskuje ani nie traca ciepła dla otaczającego środowiska. Proces termodynamiczny można rozumieć jako pomiar zmian energii w systemie, pobranym od stanu początkowego do stanu końcowego. W zastosowaniach termodynamiki system może być dowolną jasno określoną przestrzenią wIth jednolity zestaw nieruchomości, czy to planeta, masa powietrza, silnik wysokoprężny, czy wszechświat. Podczas gdy systemy mają wiele właściwości termodynamicznych, ważnym tutaj jest zmiana temperatury, mierzona przez przyrost ciepła lub utratę ciepła.

Zmiana energii wewnętrznej systemu nastąpi za każdym razem, gdy system ten wykona pracę, jak gdy maszyna napędzana spalaniem wewnętrznym porusza jego części. W procesach adiabatycznych obejmujących większość gazów atmosferycznych, takich jak powietrze, kompresja gazu w układzie powoduje, że gaz jest ciepło, podczas gdy rozszerzanie go chłodzi. Niektóre silniki parowe skorzystały z tego procesu, aby zwiększyć ciśnienie, a tym samym temperaturę, i są uważane za silniki adiabatyczne. Naukowcy klasyfikują procesy adiabatyczne - od maszyn po systemy pogodowe - w zależności od tego, czy są odwracalne do pierwotnej temperatury.

W procesie adiabatycznym temperaturZmiana E nastąpi tylko z powodu wykonywanej pracy, ale nie ze względu na utratę ciepła w środowisku. Rosnące powietrze ochładza się bez utraty ciepła na sąsiednie masy powietrza. Ochładza się, ponieważ ciśnienie atmosferyczne, które ściska i ogrzewa powietrze bliżej powierzchni Ziemi, zmniejsza się wraz z wysokością. W miarę zmniejszenia presji na gaz rozszerzy się, a przepisy termodynamiczne uznają ekspansję za pracę. Kiedy masa powietrza rozszerza się i wykonuje pracę, nie traca ciepła z innymi masami powietrza, które mogą mieć bardzo różne temperatury, a tym samym ulegać procesowi adiabatycznemu.

Prawie niemożliwe jest istnienie idealnego systemu adiabatycznego, ponieważ zwykle utracono pewne ciepło. Istnieją równania matematyczne, które naukowcy używają do modelowania procesów adiabatycznych, które zakładają idealny system dla wygody. Należy je dostosować przy planowaniu rzeczywistych silników lub urządzeń. Przeciwieństwem procesu adiabatycznego jest proces izotermiczny, w którym ciepło jest przenoszone poza systemem do jego otaczającego ENvironment. Jeśli gaz swobodnie rozszerza się poza systemem o uregulowanym ciśnieniu, ulega on procesowi izotermicznego.