Skillnad mellan adiabatisk och polytropisk

De nyckelskillnad mellan adiabatiska och polytropa processer är det i adiabatiska processer sker ingen värmeöverföring, medan det i polytropa processer sker värmeöverföring.

I kemi delar vi universum i två delar. Den del vi ska studera är "ett system", och resten är "den omgivande". Ett system kan vara en organism, ett reaktionskärl eller till och med en enda cell. Vi kan skilja system från varandra genom de slags interaktioner de har eller genom de olika typerna av utbyten. Vi kan klassificera system i två grupper som öppna och stängda system. Ibland kan saker och energi gå igenom systemgränserna. Den utbytta energin kan ta flera former som ljusenergi, värmeenergi, ljudenergi etc. Om energin i ett system ändras på grund av en temperaturskillnad, säger vi att det har förekommit ett flöde av värme. Adiabatisk och polytropisk är två termodynamiska processer som avser värmeöverföring i system.

INNEHÅLL

1. Översikt och nyckelskillnad
2. Vad är adiabatisk
3. Vad är polytropisk
4. Side vid sida-jämförelse - Adiabatic vs Polytropic i Tabular Form
5. Sammanfattning

Vad är adiabatisk?

Adiabatisk förändring är den där ingen värme överförs till eller från systemet. Denna värmeöverföringsbegränsning sker huvudsakligen på två sätt. En är att använda en termiskt isolerad gräns så att ingen värme kan komma in eller existera. En reaktion som vi utför i en Dewar-kolv är till exempel adiabatisk. För det andra sker en adiabatisk process när en process sker mycket snabbt; Därmed finns det ingen tid kvar att överföra värme in och ut.

I termodynamik kan vi visa adiabatiska förändringar som dQ = 0 där Q är värmeenergi. I dessa fall finns det en relation mellan tryck och temperatur. Därför ändras systemet på grund av tryck i adiabatiska förhållanden.

Tänk till exempel vad som händer i molnbildning och storskaliga konvektionsströmmar. Vid högre höjder finns det lägre atmosfärstryck. När luften värmer, tenderar den att gå upp. Eftersom det yttre lufttrycket är lågt, kommer det stigande luftpaketet att försöka expandera. När expanderar fungerar luftmolekylerna, och detta kommer att ändra sin temperatur. Därför minskar temperaturen när den stiger.

Figur 01: Cloudformation är ett exempel på adiabatisk process

Enligt termodynamiken förblir energin i luften konstant, men den kan omvandlas till olika energiformer (för att göra expansionsarbetet eller kanske för att bibehålla temperaturen). Det finns emellertid ingen värmeväxling med utsidan. Vi kan även tillämpa samma fenomen för luftkompression (t.ex. en kolv). I det fallet när luftpaketet komprimerar temperaturen ökar. Dessa processer kallas adiabatisk uppvärmning och kylning.

Vad är polytropisk?

Polytropisk process sker med värmeöverföring. Värmeöverföringen sker dock reversibelt i denna process.

Figur 02: Blåsning av en ballong i varm solen är ett exempel på polytropisk process

När en gas genomgår denna typ av värmeöverföring är följande ekvation sann för en polytropisk process.

PVn = konstant

Där P är trycket, V är volymen och n är en konstant. För att hålla PV konstant i det polytropa gasutvidgnings- / kompressionsprocessen sker både värme och arbetsutbyte mellan systemet och omgivningen. Därför är polytropisk en icke-adiabatisk process.

Vad är skillnaden mellan adiabatisk och polytropisk?

Adiabatisk förändring är den där ingen värme överförs till eller från systemet medan den polytropa processen uppträder med värmeöverföring. Följaktligen är huvudskillnaden mellan adiabatiska och polytropa processer att vid adiabatiska processer inträffar ingen värmeöverföring, medan det i polytropa processer uppstår värmeöverföring. Dessutom är ekvationen dQ = 0 sann för den adiabatiska processen medan ekvationen PVn = konstant är sann för den polytropiska processen.

Sammanfattning - Adiabatic vs Polytropic

Adiabatisk och polytropisk process är två viktiga termodynamiska processer. Den viktigaste skillnaden mellan adiabatiska och polytropa processer är att vid adiabatiska processer inträffar ingen värmeöverföring, medan värmeöverföring sker i polytropa processer.

Referens:

1. Libretexts. "3.6: Adiabatiska processer för en idealisk gas." Fysik LibreTexts, Libretexts, 11 mars 2018. Tillgänglig här  

Image Courtesy:

1. "2218028" av Webmoment (CC0) via pixabay
2. "1118775" av jim (CC0) via pexels