Põhiline erinevus adiabaatilise ja isotermilise vahel on see, et adiabaatiline tähendab, et süsteemi ja ümbritseva vahel puudub soojusvahetus, samas kui isotermiline tähendab, et temperatuur ei muutu.
Keemia eesmärgil on universum jagatud kaheks osaks. Meid huvitavat osa nimetatakse süsteemiks ja ülejäänut ümbritsevaks. Süsteem võib olla organism, reaktsioonianum või isegi üksikrakk. Süsteemid eristuvad nende interaktsiooni tüübi või toimuvate vahetuste tüübi järgi.
Süsteemid võib jagada kaheks: avatud süsteemid ja suletud süsteemid. Mõnikord saab aineid ja energiat vahetada süsteemi piiride kaudu. Vahetatav energia võib esineda mitmel kujul, nagu valgusenergia, soojusenergia, helienergia jne. Kui süsteemi energia muutub temperatuuride erinevuse tõttu, siis öeldakse, et soojusvool on toimunud. Adiabaatiline ja polütroopne on kaks termodünaamilist protsessi, mis on seotud soojusülekandega süsteemides.
Mis on adiabaatiline?
Adiabaatiline muutus on muutus, mille käigus soojust ei kanta süsteemi sisse ega se alt välja. Soojusülekannet saab peatada peamiselt kahel viisil. Üks on soojusisolatsiooniga piirde kasutamine, et soojus ei saaks siseneda ega väljuda. Näiteks Dewari kolvis läbiviidud reaktsioon on adiabaatiline. Teist tüüpi adiabaatiline protsess toimub siis, kui protsess toimub väga kiiresti; seega ei jää enam aega soojuse sisse- ja väljakandmiseks.
Terodünaamikas näidatakse adiabaatilisi muutusi dQ=0. Nendel juhtudel on rõhu ja temperatuuri vahel seos. Seetõttu muutub süsteem adiabaatilistes tingimustes rõhu tõttu. See juhtub pilvede moodustumise ja suuremahuliste konvektsioonivoolude korral. Suuremal kõrgusel on õhurõhk madalam. Kui õhk on kuumutatud, kipub see tõusma. Kuna välisõhu rõhk on madal, püüab tõusev õhupakk laieneda. Paisumisel töötavad õhumolekulid ja see mõjutab nende temperatuuri. Seetõttu temperatuur tõustes langeb.
Joonis 01: Adiabaatiline protsess
Vastav alt termodünaamikale jääb pakis sisalduv energia konstantseks, kuid seda saab teisendada paisutustööde tegemiseks või võib-olla temperatuuri hoidmiseks. Väljaspool soojusvahetus puudub. Sama nähtust saab rakendada ka õhu kokkusurumisel (nt.nt: kolb). Sellises olukorras, kui õhupakk kokku surub, tõuseb temperatuur. Neid protsesse nimetatakse adiabaatiliseks kuumutamiseks ja jahutamiseks.
Mis on isotermiline
Isotermiline muutus on muutus, mille korral süsteem püsib konstantsel temperatuuril. Seetõttu dT=0. Protsess võib olla isotermiline, kui see toimub väga aeglaselt ja kui protsess on pöörduv. Et muutus toimuks väga aeglaselt, on piisav alt aega temperatuurikõikumiste reguleerimiseks. Veelgi enam, kui süsteem võib toimida jahutusradiaatorina, kus see suudab pärast soojuse neelamist säilitada püsiva temperatuuri, on see isotermiline süsteem.
Joonis 2: Isotermiline muutus
Isotermilistes tingimustes valitseva ideaali puhul saab rõhu anda järgmise võrrandi abil.
P=nRT /V
Alates tööst saab W=PdV järgmise võrrandi tuletada.
W=nRT ln (Vf/Vi)
Seetõttu toimub konstantsel temperatuuril süsteemi helitugevuse muutmise ajal paisumine või kokkusurumine. Kuna isotermilises protsessis (dU=0) sisemist energiamuutust ei toimu, kasutatakse kogu tarnitud soojus töö tegemiseks. See juhtub soojusmasinas.
Mis vahe on adiabaatilisel ja isotermilisel?
Adiabaatiline tähendab, et süsteemi ja ümbritseva vahel puudub soojusvahetus, mistõttu temperatuur tõuseb kokkusurumisel või temperatuur paisumisel väheneb. Seevastu isotermiline tähendab, et temperatuur ei muutu; seega on temperatuur süsteemis konstantne. See saadakse soojust muutes. Adiabaatilises dQ=0, kuid dT≠0. Kuid isotermiliste muutuste korral dT=0 ja dQ ≠0. Niisiis, see on peamine erinevus adiabaatilise ja isotermilise vahel. Pealegi toimuvad adiabaatilised muutused kiiresti, samas kui isotermilised muutused toimuvad väga aeglaselt.
Allpool toodud infograafik võtab kokku erinevused adiabaatilise ja isotermilise vahel.
Kokkuvõte – adiabaatiline vs isotermiline
Põhiline erinevus adiabaatilise ja isotermilise vahel on see, et adiabaatiline tähendab, et süsteemi ja ümbritseva vahel puudub soojusvahetus, samas kui isotermiline tähendab, et temperatuur ei muutu.
Pilt:
1. "Adiabatic" (CC BY-SA 3.0) Commonsi Wikimedia kaudu
2. „Isotermiline protsess”, autor Netheril96 – oma töö (CC0) Commonsi Wikimedia kaudu
