Разлика между адиабатични, изотермични и изобарни

Какво е адиабат?

Адиабатна система или процес е този, при който няма нетна промяна в топлинната енергия. Адиабатните процеси са свързани с Първия закон на термодинамиката. Този закон гласи, че когато топлинната енергия бъде поставена в система, тя или ще промени вътрешната енергия на системата, или ще свърши работа. Това е свързано със закона за запазване на енергията, който гласи, че материята и енергията не могат да бъдат създадени или унищожени. В контекста на термодинамиката, топлинната енергия в системата трябва да направи нещо. Това или ще промени вътрешната енергия на системата, ще свърши работа или някаква комбинация от двете. Не може просто да изчезне.

В адиабатна система налягането, обемът и температурата ще се променят по такъв начин, че топлинната енергия остава постоянна. Адиабатните процеси се наблюдават най -ясно в газовете. Адиабатното нагряване в газ ще доведе до повишаване на температурата с увеличаване на налягането върху газа. Ако налягането върху газа намалее, това ще доведе до спад на температурата, което ще доведе до адиабатно охлаждане. С адиабатно отопление газът ще се компресира и по този начин ще се работи върху газа от околната среда. Ако настъпи адиабатно охлаждане, това ще доведе до разширяване на газа и газът ще работи върху околната среда.

Пример, при който адиабатните процеси са важни, е в контекста на бутало, като бутало в дизелов двигател. С увеличаване на налягането от буталото газът ще се свива. С декомпресията газът ще се разшири отново, движейки буталото. Това се контролира от адиабатни процеси.

Адиабатните процеси са важни в метеорологията. Ако парцел въздух се покачи, налягането върху парцела въздух ще намалее и това ще доведе до понижаване на температурата на въздуха поради адиабатно охлаждане. От друга страна, ако въздушна маса се притисне към земята, това ще доведе до увеличаване на натиска върху въздушната маса, затопляйки въздушната маса. Тъй като въздушното налягане намалява с надморската височина, температурата ще намалява с височината в атмосферата. Скоростта, с която температурата намалява с увеличаване на надморската височина, е известна като скоростта на адиабатния пропуск.

Какво е изотермично?

Изотермичен процес е този, при който температурата остава постоянна, дори ако налягането и обемът се променят. В термодинамиката налягането, температурата и обемът са свързани с газовия закон на Бойл. Ако единият се поддържа постоянен, другите ще се променят пропорционално един на друг. Ако температурата на газа се поддържа постоянна, налягането и обемът на газа ще бъдат обратно пропорционални.

Пример за изотермичен процес е смяната на фазата. Когато дадено вещество, като вода, достигне своята точка на топене или точка на кипене, налягането и температурата ще останат постоянни с промяната на фазата, обема и топлинната енергия.

Изотермичните процеси са в основата на топлинните двигатели, които се използват в електрически електроцентрали, автомобили, самолети, ракети и други машини, които са важни за съвременната цивилизация. Изотермичните процеси също са важни в биологията, геологията, космическите науки, планетарните науки и много други области.

Какво е Изобарик?

В изобарен процес налягането в системата остава постоянно. При изобарни условия обемът и температурата са пряко свързани. Ако температурата се повиши, трябва да се увеличи и обемът. Това може да се илюстрира чрез поставяне на балон във фризер. Налягането както вътре в балона, така и отвън ще остане постоянно, но балонът ще започне да намалява по обем, когато се охлади.

Друг пример е претеглено бутало, което се премества от нагрят газ в бутилка. С нагряването на газа температурата на газа се повишава и газът се разширява, натискайки буталото. Ако буталото беше фиксирано и не можеше да се движи, налягането в газа щеше да се повиши вместо газът да се разшири и системата нямаше да бъде изобарна.

Изобарните процеси са важни при конструирането на топлинни двигатели, тъй като някои топлинни двигатели разчитат на изобарни процеси за превръщане на топлинната енергия в механична енергия.

Прилики между адиабатни срещу изотермични срещу изобарни

Адиабатните, изотермичните и изобарните процеси са свързани с налягане, температура и обем. Всички те също са най -добре илюстрирани с газове. И трите типа процеси също са най -подходящи в планетарните атмосфери.

Разлики между адиабатни срещу изотермични срещу изобарни

Въпреки че тези процеси имат сходства, те също имат важни разлики. Те включват следното.

  • Температурата на газа ще се понижава с разширяването на газа в адиабатна система, докато температурата ще остане постоянна, когато газът се разширява в изотермична система и ще се увеличава с разширяването на газа в изобарна система.
  • В адиабатна или изотермична система обемът на газа е обратно пропорционален на температурата, докато той е правопропорционален на температурата в изобарна система.
  • Налягането на газ е обратно пропорционално на обема в изотермична система, докато не се променя в изобарна система, а налягането върху газ е обратно пропорционално на обема в адиабатна система.
  • Топлината не се променя в адиабатна система, докато се променя в изотермична или изобарна система.

Адиабатичен срещу изотермичен срещу изобарен

Резюме

В адиабатна система няма нетна промяна в топлината. Когато газът се разшири, температурата ще падне, което ще доведе до адиабатно охлаждане. Ако газ се компресира, температурата ще се повиши, което ще доведе до адиабатно нагряване. Адиабатните процеси са важни в атмосферната наука. При изотермичен процес температурата е постоянна, а налягането и обемът са обратно свързани помежду си. Пример за изотермичен процес е смяната на фазата. По време на смяната на фазата температурата на веществото няма да се промени, въпреки че топлината и обемът му се променят. В изобарна система налягането остава постоянно и обемът ще се увеличава или намалява с температурата. Ако например обем газ се постави във фризер, обемът на газа ще намалее по размер, тъй като налягането е постоянно, докато температурата му пада.

Вижте повече за: ,