Vad är en adiabatisk process?
I fysiken är en adiabatisk process ett system som inte utbyter värme med sin omgivning. Detta betyder att när systemet utför arbete - vare sig rörelse eller mekaniskt arbete - gör det helst inte omgivningen varmare eller svalare. För system som involverar gaser kräver en adiabatisk process vanligtvis förändringar i tryck för att skifta temperatur utan att påverka den omgivande miljön. I jordens atmosfär kommer luftmassor att genomgå adiabatisk expansion och svalna, eller de kommer att uppleva adiabatisk kompression och värma upp. Ingenjörer har utformat olika motorer med processer som är åtminstone delvis adiabatiska.
En adiabatisk process är en termodynamisk process där ett system inte får eller tappar värme till omgivningen. En termodynamisk process kan förstås som en mätning av energiförändringar i ett system, från ett början till ett sluttillstånd. Vid tillämpningar av termodynamik kan ett system vara vilket som helst klart definierat utrymme med en enhetlig uppsättning egenskaper, vare sig en planet, en luftmassa, en dieselmotor eller universum. Även om system har många termodynamiska egenskaper är det viktiga här temperaturförändring, mätt med värmevinst eller värmeförlust.
En förändring i ett systems inre energi kommer att ske när det systemet utför arbete, som när en maskin som drivs av förbränning flyttar sina delar. I adiabatiska processer som involverar de flesta atmosfäriska gaser, till exempel luft, får komprimering av gasen i systemet gasen att värmas, medan expansionen kyler den. Vissa ångmotorer har utnyttjat denna process för att öka trycket och därmed temperaturen och betraktas som adiabatiska motorer. Forskare klassificerar adiabatiska processer - från maskiner till vädersystem - beroende på om de är vändbara till sin ursprungliga temperatur eller inte.
Inom en adiabatisk process kommer en temperaturförändring endast att ske på grund av det arbete som den utför, men inte på grund av värmeförlust i miljön. Stigande luft kyls utan att förlora värme till angränsande luftmassor. Det svalnar eftersom atmosfärstrycket, som komprimerar och värmer luften närmare jordytan, minskar med höjden. När trycket på en gas reduceras kommer den att expandera och termodynamiska lagar anser att expansion är arbete. När luftmassan expanderar och utför arbete förlorar den inte värmen till andra luftmassor som kan ha mycket olika temperaturer och genomgår därmed en adiabatisk process.
Det är nästan omöjligt att ett perfekt adiabatiskt system existerar, eftersom viss värme vanligtvis går förlorad. Det finns matematiska ekvationer som forskare använder för att modellera adiabatiska processer som antar ett perfekt system för bekvämlighet. Dessa måste justeras när du planerar faktiska motorer eller enheter. Det motsatta av en adiabatisk process är en isotermisk process där värme överförs utanför systemet till dess omgivande miljö. Om en gas expanderar fritt utanför ett system med reglerat tryck, genomgår den en isotermisk process.