Ключовата разлика между адиабатните и политропните процеси е, че при адиабатните процеси не се извършва пренос на топлина, докато при политропните процеси има пренос на топлина.
В химията разделяме Вселената на две части. Частта, която ще изучаваме, е „система“, а останалата част е „обкръжението“. Една система може да бъде организъм, реакционен съд или дори една клетка. Можем да разграничим системите една от друга по вида на взаимодействието, което имат, или по видовете обмен, които се извършват. Можем да класифицираме системите в две групи като отворени и затворени системи. Понякога материите и енергията могат да преминат 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 се отнасят до преноса на топлина в системите.
Какво е адиабат?
Адиабатната промяна е тази, при която не се пренася топлина в или извън системата. Това ограничение на преноса на топлина възниква главно по два начина. Единият е чрез използване на термично изолирана граница, така че топлината да не може да влезе или да съществува. Например, реакция, която провеждаме в колба на Дюар, е адиабатна. Второ, 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 можем да покажем адиабатни промени като dQ=0, където Q е топлинна енергия. В тези случаи има връзка между налягане и температура. Следователно системата се променя поради налягането при адиабатни условия.
Например, помислете какво се случва при образуването на облаци и широкомащабните конвекционни течения. На по-висока надморска височина атмосферното налягане е по-ниско. Когато въздухът се нагрява, той има тенденция да се издига. 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 промени тяхната температура. Ето защо температурата намалява при повишаване.
Фигура 01: Образуването на облак е пример за адиабатен процес
Според термодинамиката, енергията във въздушния пакет остава постоянна, но може да се преобразува в различни енергийни форми (за да извърши работата по разширяване или може би да поддържа температурата си). Няма обаче топлообмен с външната страна. Можем да приложим същото явление и към компресията на въздуха (напр.например бутало). В тази ситуация, когато въздушният пакет се компресира, температурата се повишава. Тези процеси се наричат адиабатно нагряване и охлаждане.
Какво е политропно?
Политропният процес протича с пренос на топлина. Преносът на топлина обаче се извършва обратимо в този процес.
Фигура 02: Издухването на балон под горещото слънце е пример за политропен процес
Когато газ претърпява този тип топлопредаване, следното уравнение е вярно за политропен процес.
PVn=константа
Където P е налягането, V е обемът и n е константа. Следователно, за да се поддържа постоянна PV в процеса на разширение/компресия на политропния газ, обменът на топлина и работа се извършва между системата и околната среда. Следователно политропният процес е неадиабатичен.
Каква е разликата между адиабатни и политропни?
Адиабатната промяна е тази, при която не се пренася топлина в или извън системата, докато политропният процес протича с пренос на топлина. Следователно, ключовата разлика между адиабатните и политропните процеси е, че при адиабатните процеси не се извършва пренос на топлина, докато при политропните процеси се извършва пренос на топлина. Освен това уравнението dQ=0 е вярно за адиабатичния процес, докато уравнението PVn=константа е вярно за политропния процес.
Обобщение – адиабатен срещу политропен
Адиабатичният и политропният процес са два важни термодинамични процеса. Ключовата разлика между адиабатните и политропните процеси е, че при адиабатните процеси не се извършва пренос на топлина, докато при политропните процеси се осъществява пренос на топлина.
