O que é um processo adiabático?

Na física, um processo adiabático é um sistema que não troca calor com o meio ambiente. Isso significa que, quando o sistema realiza trabalho - seja movimento ou trabalho mecânico -, idealmente, não aquece ou esfria o ambiente ao seu redor. Para sistemas que envolvem gases, um processo adiabático geralmente requer alterações na pressão para alterar a temperatura sem afetar o ambiente circundante. Na atmosfera da Terra, as massas de ar sofrerão expansão adiabática e esfriarão, ou sofrerão compressão adiabática e aquecerão. Os engenheiros projetaram vários mecanismos com processos que são pelo menos parcialmente adiabáticos.

Um processo adiabático é um processo termodinâmico no qual um sistema não ganha ou perde calor no ambiente circundante. Um processo termodinâmico pode ser entendido como uma medida das mudanças de energia dentro de um sistema, tomadas de um estado inicial para um estado final. Em aplicações da termodinâmica, um sistema pode ser qualquer espaço claramente definido com um conjunto uniforme de propriedades, seja um planeta, uma massa de ar, um motor a diesel ou o universo. Embora os sistemas tenham muitas propriedades termodinâmicas, a importante aqui é a mudança de temperatura, medida pelo ganho ou perda de calor.

Uma mudança na energia interna de um sistema ocorrerá sempre que esse sistema executar um trabalho, como quando uma máquina movida a combustão interna move suas peças. Nos processos adiabáticos que envolvem a maioria dos gases atmosféricos, como o ar, a compressão do gás no sistema faz com que o gás aqueça, enquanto a expansão o resfria. Alguns motores a vapor aproveitaram esse processo para aumentar a pressão e, portanto, a temperatura, e são considerados motores adiabáticos. Os cientistas classificam processos adiabáticos - de máquinas a sistemas climáticos - de acordo com a reversão ou não da temperatura original.

Dentro de um processo adiabático, uma mudança de temperatura ocorrerá apenas devido ao trabalho que realiza, mas não devido à perda de calor em seu ambiente. O ar ascendente esfria sem perder calor para as massas de ar vizinhas. Ele esfria porque a pressão atmosférica, que comprime e aquece o ar mais perto da superfície da Terra, diminui com a altitude. À medida que a pressão sobre um gás é reduzida, ela se expande e as leis termodinâmicas consideram a expansão um trabalho. Quando a massa de ar se expande e realiza trabalho, ela não perde calor para outras massas de ar que podem ter temperaturas muito diferentes e, portanto, passam por um processo adiabático.

É quase impossível a existência de um sistema adiabático perfeito, porque geralmente se perde algum calor. Existem equações matemáticas que os cientistas usam para modelar processos adiabáticos que assumem um sistema perfeito por conveniência. Eles devem ser ajustados ao planejar mecanismos ou dispositivos reais. O oposto de um processo adiabático é um processo isotérmico, em que o calor é transferido para fora do sistema para o ambiente circundante. Se um gás se expande livremente para fora de um sistema com pressão regulada, passa por um processo isotérmico.