Ключовата разлика между адиабатичен и изотермичен е, че адиабатен означава, че няма обмен на топлина между системата и околната среда, докато изотермичен означава, че няма промяна на температурата.
За целите на химията Вселената е разделена на две части. Частта, която ни интересува, се нарича система, а останалата част се нарича околност. Една система може да бъде организъм, реакционен съд или дори една клетка. Системите се отличават по вида на взаимодействията, които имат, или по видовете обмен, които се извършват.
Системите могат да бъдат класифицирани на две като отворени системи и затворени системи. Понякога материите и енергията могат да се обменят през границите на системата. Обменената енергия може да приеме няколко форми като светлинна енергия, топлинна енергия, звукова енергия и т.н. Ако енергията на дадена система се промени поради температурна разлика, казваме, че има поток от топлина. Адиабатният и политропният са два термодинамични процеса, които са свързани с преноса на топлина в системите.
Какво е адиабат?
Адиабатната промяна е промяна, при която не се пренася топлина в или извън системата. Преносът на топлина може да бъде спрян основно по два начина. Единият е чрез използване на термично изолирана граница, така че топлината да не може да влиза или излиза. Например, реакция, проведена в колба на Дюар, е адиабатна. Другият тип адиабатен процес се случва, когато даден процес протича много бързо; по този начин не остава време за пренос на топлина навътре и навън.
В термодинамиката адиабатните промени се показват с dQ=0. В тези случаи има връзка между налягане и температура. Следователно системата претърпява промени поради налягане в адиабатни условия. Това се случва при формиране на облаци и широкомащабни конвекционни течения. На по-висока надморска височина атмосферното налягане е по-ниско. Когато въздухът се нагрява, той има тенденция да се издига нагоре. Тъй като външното въздушно налягане е ниско, издигащият се въздушен пакет ще се опита да се разшири. Когато се разширяват, въздушните молекули работят и това ще повлияе на тяхната температура. Ето защо температурата намалява при покачване.
Фигура 01: Адиабатен процес
Според термодинамиката, енергията в пакета остава постоянна, но може да бъде преобразувана, за да извърши работата по разширяване или може би да поддържа температурата си. Няма топлообмен с външната среда. Същото явление може да се приложи и към компресията на въздуха (напр.напр.: бутало). В тази ситуация, когато въздушният пакет се компресира, температурата се повишава. Тези процеси се наричат адиабатно нагряване и охлаждане.
Какво е изотермично
Изотермичната промяна е тази, при която системата остава при постоянна температура. Следователно dT=0. Един процес може да бъде изотермичен, ако протича много бавно и ако процесът е обратим. Така че промяната става много бавно, има достатъчно време за регулиране на температурните промени. Освен това, ако една система може да действа като радиатор, където може да поддържа постоянна температура след абсорбиране на топлина, тя е изотермична система.
Фигура 2: Изотермична промяна
За идеални условия в изотермични условия налягането може да се даде от следното уравнение.
P=nRT /V
От работата, W=PdV може да бъде получено следното уравнение.
W=nRT ln (Vf/Vi)
Следователно при постоянна температура работата по разширяване или компресия се извършва, докато се променя обемът на системата. Тъй като няма вътрешна промяна на енергията при изотермичен процес (dU=0), цялата доставена топлина се използва за извършване на работа. Ето какво се случва в топлинен двигател.
Каква е разликата между адиабатни и изотермични?
Адиабатно означава, че няма топлообмен между системата и околната среда, следователно температурата ще се повиши, ако е компресия, или температурата ще намалее при разширение. Обратно, изотермично означава, че няма промяна на температурата; по този начин температурата в системата е постоянна. Това се постига чрез промяна на топлината. В адиабатен dQ=0, но dT≠0. Въпреки това, при изотермични промени dT=0 и dQ ≠0. И така, това е ключовата разлика между адиабатични и изотермични. Освен това, адиабатните промени се извършват бързо, докато изотермичните промени се извършват много бавно.
По-долу инфографиката обобщава разликите между адиабатни и изотермични.
Обобщение – Адиабатно срещу изотермично
Ключовата разлика между адиабатичен и изотермичен е, че адиабатен означава, че няма обмен на топлина между системата и околната среда, докато изотермичен означава, че няма промяна на температурата.
С любезното съдействие на изображението:
1. „Адиабатичен“(CC BY-SA 3.0) чрез Commons Wikimedia
2. „Изотермичен процес“от Netheril96 – Собствена работа (CC0) чрез Commons Wikimedia
