Termodynamikk: Definisjon av den adiabatiske prosessen

I fysikk er en adiabatisk prosess en termodynamisk prosess der det ikke er noe varmeoverføring inn eller ut av et system og oppnås generelt ved å omgi hele systemet med en sterkt isolerende materiale eller ved å utføre prosessen så raskt at det ikke er tid til en betydelig varmeoverføring å ta plass.

Bruke første lov om termodynamikk til en adiabatisk prosess, oppnår vi:

delta-Siden delta-U er endringen i indre energi og W er arbeidet utført av systemet, det vi ser følgende mulige utfall. Et system som utvides under adiabatiske forhold, fungerer positivt, så indre energi avtar, og et system som trekker seg sammen under adiabatiske forhold fungerer negativt, så den indre energien øker.

Kompresjons- og ekspansjonsslagene i en forbrenningsmotor er begge omtrent adiabatiske prosesser - hva lite varmeoverføringer utenfor systemet er ubetydelig og praktisk talt all energibytte går til å flytte stempel.

Når gass komprimeres gjennom adiabatiske prosesser, fører det til at temperaturen på gassen stiger gjennom en prosess kjent som adiabatisk oppvarming; imidlertid utvidelse gjennom adiabatiske prosesser mot en fjær eller trykk forårsaker et fall i temperaturen gjennom en prosess som kalles adiabatisk avkjøling.

Adiabatisk oppvarming skjer når gass blir presset av arbeidet som er gjort på det av omgivelsene, som stempelkompresjonen i en dieselmotors drivstoffsylinder. Dette kan også oppstå naturlig som når luftmasser i jordens atmosfære trykker ned på en overflate som en skråning på en fjellkjeden, noe som får temperaturene til å stige på grunn av arbeidet som er utført på luftmassen for å redusere volumet mot land masse.

Adiabatisk avkjøling skjer derimot når utvidelse skjer på isolerte systemer, som tvinger dem til å utføre arbeid på områdene rundt. I eksempelet med luftstrømning, når den luftmassen blir trykksatt av en heis i en vindstrøm, tillates volumet å spre seg ut igjen, og reduserer temperaturen.

Selv om teorien om adiabatisk prosess holder seg når den observeres over lengre tid, gjør mindre tidsskalaer adiabatiske umulig i mekaniske prosesser - siden det ikke er perfekte isolatorer for isolerte systemer, går alltid varmen tapt når det er arbeid gjort.

Generelt antas adiabatiske prosesser å være de der nettoutfallet av temperaturen forblir upåvirket, men det betyr ikke nødvendigvis at varme ikke overføres gjennom hele prosess. Mindre tidsskalaer kan avsløre minuttoverføringen av varme over systemgrensene, som til slutt balanserer ut i løpet av arbeidet.

Faktorer som prosessen med interesse, frekvensen av varmespredning, hvor mye arbeid som er nede, og mengden varme som går tapt gjennom ufullkommen isolasjon, kan påvirke utfallet av varme overføring i den totale prosessen, og av denne grunn er antagelsen om at en prosess adiabatisk er avhengig av observasjonen av varmeoverføringsprosessen som en helhet i stedet for den mindre deler.