Põhierinevus adiabaatiliste ja polütroopsete protsesside vahel seisneb selles, et adiabaatilistes protsessides soojusülekannet ei toimu, samas kui polütroopsetes protsessides toimub soojusülekanne.
Keemias jagame universumi kaheks osaks. See osa, mida me uurima hakkame, on "süsteem" ja ülejäänud on "ümbritsev". Süsteem võib olla organism, reaktsioonianum või isegi üksikrakk. Me saame süsteeme üksteisest eristada nende interaktsioonide või vahetuste tüübi järgi. Süsteemid saab jagada kahte rühma: avatud ja suletud süsteemid. Mõnikord võivad asjad ja energia minna läbi süsteemi piiride. 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 selline, mille puhul soojust ei kanta süsteemi sisse ega se alt välja. See soojusülekande piirang ilmneb peamiselt kahel viisil. Üks on soojusisolatsiooniga piirde kasutamine, et soojus ei saaks siseneda ega eksisteerida. Näiteks reaktsioon, mille me teostame Dewari kolvis, on adiabaatiline. Teiseks, adiabaatiline protsess toimub siis, kui protsess toimub väga kiiresti; seega ei jää enam aega soojuse sisse- ja väljakandmiseks.
Termodünaamikas saame adiabaatilisi muutusi näidata kui dQ=0, kus Q on soojusenergia. Nendel juhtudel on rõhu ja temperatuuri vahel seos. Seetõttu muutub süsteem rõhu tõttu adiabaatilistes tingimustes.
Näiteks mõelge, mis juhtub pilvede moodustumisel ja suuremahulistes konvektsioonivooludes. Suuremal kõrgusel on õhurõhk madalam. Kui õhk soojeneb, kipub see tõusma. Kuna välisõhu rõhk on madal, püüab tõusev õhupakk laieneda. Paisumisel töötavad õhumolekulid ja see muudab nende temperatuuri. Seetõttu temperatuur tõustes langeb.
Joonis 01: Pilve moodustumine on adiabaatilise protsessi näide
Vastav alt termodünaamikale jääb õhupaki energia konstantseks, kuid seda saab muundada erinevateks energiavormideks (paisutööde tegemiseks või temperatuuri hoidmiseks). Soojusvahetust väljas aga ei toimu. Sama nähtust saame rakendada ka õhu kokkusurumisel (nt.näiteks kolb). Sellises olukorras, kui õhupakk kokku surub, tõuseb temperatuur. Neid protsesse nimetatakse adiabaatiliseks kuumutamiseks ja jahutamiseks.
Mis on polütroopne?
Polütroopne protsess toimub soojusülekandega. Soojusülekanne toimub selles protsessis aga pöörduv alt.
Joonis 02: Õhupalli puhumine kuuma päikese käes on polütroopse protsessi näide
Kui gaas läbib seda tüüpi soojusülekande, kehtib polütroopse protsessi kohta järgmine võrrand.
PVn=konstantne
Kus P on rõhk, V on ruumala ja n on konstant. Seega, et hoida PV konstantsena polütroopse gaasi paisumis-/kokkusurumise protsessis, toimub nii soojuse kui ka töö vahetus süsteemi ja ümbritseva vahel. Seetõttu on polütroopne mitteadiabaatiline protsess.
Mis vahe on adiabaatilisel ja polütroopsel?
Adiabaatiline muutus on selline, mille puhul soojust ei kanta süsteemi sisse ega se alt välja, samal ajal kui polütroopne protsess toimub soojusülekandega. Seega on peamine erinevus adiabaatiliste ja polütroopsete protsesside vahel see, et adiabaatilistes protsessides soojusülekannet ei toimu, samas kui polütroopsetes protsessides toimub soojusülekanne. Veelgi enam, võrrand dQ=0 kehtib adiabaatilise protsessi kohta, samas kui võrrand PVn=konstant kehtib polütroopse protsessi kohta.
Kokkuvõte – adiabaatiline vs polütroopne
Adiabaatiline ja polütroopne protsess on kaks olulist termodünaamilist protsessi. Peamine erinevus adiabaatiliste ja polütroopsete protsesside vahel on see, et adiabaatiliste protsesside puhul soojusülekannet ei toimu, samas kui polütroopsete protsesside puhul toimub soojusülekanne.
