ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างอะเดียแบติกและไอโซเทอร์มอลคือ อะเดียแบติกหมายความว่าไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างระบบกับสภาพแวดล้อม ในขณะที่อุณหภูมิความร้อนคงที่หมายความว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
เพื่อจุดประสงค์ทางเคมี จักรวาลแบ่งออกเป็นสองส่วน ส่วนที่เราสนใจเรียกว่าระบบ ส่วนที่เหลือเรียกว่ารอบข้าง ระบบสามารถเป็นสิ่งมีชีวิต ถังปฏิกิริยา หรือแม้แต่เซลล์เดียว ระบบมีความโดดเด่นตามประเภทของการโต้ตอบที่มีหรือตามประเภทของการแลกเปลี่ยนที่เกิดขึ้น
ระบบสามารถแบ่งออกเป็นสองระบบเป็นระบบเปิดและระบบปิดบางครั้ง สสารและพลังงานสามารถแลกเปลี่ยนกันได้ผ่านขอบเขตของระบบ พลังงานที่แลกเปลี่ยนมีได้หลายรูปแบบ เช่น พลังงานแสง พลังงานความร้อน พลังงานเสียง เป็นต้น หากพลังงานของระบบเปลี่ยนแปลงเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิ แสดงว่ามีการไหลของความร้อน อะเดียแบติกและโพลิทรอปิกเป็นสองกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการถ่ายเทความร้อนในระบบ
อะเดียแบติกคืออะไร
การเปลี่ยนแปลงแบบอะเดียแบติกคือการเปลี่ยนแปลงที่ไม่มีการถ่ายโอนความร้อนเข้าหรือออกจากระบบ การถ่ายเทความร้อนส่วนใหญ่สามารถหยุดได้สองวิธี หนึ่งคือการใช้ขอบเขตฉนวนความร้อนเพื่อไม่ให้ความร้อนเข้าหรือออก ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในขวด Dewar เป็นแบบอะเดียแบติก กระบวนการอะเดียแบติกอีกประเภทหนึ่งเกิดขึ้นเมื่อกระบวนการเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว จึงไม่เหลือเวลาถ่ายเทความร้อนเข้าออก
ในอุณหพลศาสตร์ การเปลี่ยนแปลงแบบอะเดียแบติกแสดงโดย dQ=0 ในกรณีเหล่านี้ มีความสัมพันธ์ระหว่างความดันและอุณหภูมิดังนั้นระบบจึงมีการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากความดันในสภาวะอะเดียแบติก นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นในการก่อตัวของเมฆและกระแสการพาความร้อนขนาดใหญ่ ที่ระดับความสูงที่สูงขึ้น มีความกดอากาศต่ำ เมื่ออากาศร้อนก็จะสูงขึ้น เนื่องจากความกดอากาศภายนอกต่ำ พัสดุอากาศที่เพิ่มขึ้นจะพยายามขยายตัว เมื่อขยายตัว โมเลกุลของอากาศจะทำงาน และจะส่งผลต่ออุณหภูมิของพวกมัน นั่นคือเหตุผลที่อุณหภูมิลดลงเมื่อสูงขึ้น
รูปที่ 01: กระบวนการอะเดียแบติก
ตามอุณหพลศาสตร์ พลังงานในพัสดุยังคงไม่เปลี่ยนแปลง แต่สามารถแปลงเป็นการขยายหรือเพื่อรักษาอุณหภูมิได้ ไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนกับภายนอก ปรากฏการณ์เดียวกันนี้สามารถนำไปใช้กับการอัดอากาศได้เช่นกัน (e.ก.: ลูกสูบ). ในสถานการณ์นั้นเมื่อพัสดุอากาศบีบอัดอุณหภูมิเพิ่มขึ้น กระบวนการเหล่านี้เรียกว่าการให้ความร้อนและความเย็นแบบอะเดียแบติก
ไอโซเทอร์มอลคืออะไร
isothermal change คือการเปลี่ยนแปลงที่อุณหภูมิคงที่ของระบบ ดังนั้น dT=0 กระบวนการอาจเป็นอุณหภูมิความร้อน หากเกิดขึ้นช้ามากและหากกระบวนการสามารถย้อนกลับได้ เพื่อให้การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นช้ามาก มีเวลาเพียงพอที่จะปรับความผันแปรของอุณหภูมิ ยิ่งไปกว่านั้น หากระบบสามารถทำหน้าที่เป็นตัวระบายความร้อน ซึ่งมันสามารถรักษาอุณหภูมิให้คงที่หลังจากดูดซับความร้อน มันจะเป็นระบบระบายความร้อนด้วยความร้อน
รูปที่ 2: การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิความร้อน
สำหรับอุดมคติที่มีสภาวะอุณหภูมิความร้อน สามารถหาความดันได้จากสมการต่อไปนี้
P=nRT /V
ตั้งแต่ทำงาน W=PdV สมการต่อไปนี้สามารถหาได้
W=nRT ln (Vf/Vi)
ดังนั้น ที่อุณหภูมิคงที่ งานขยายหรือบีบอัดเกิดขึ้นขณะเปลี่ยนระดับเสียงของระบบ เนื่องจากไม่มีการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในในกระบวนการเก็บอุณหภูมิ (dU=0) ความร้อนที่จ่ายไปทั้งหมดจึงถูกนำมาใช้ในการทำงาน นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นในฮีทเอ็นจิ้น
อะเดียแบติกกับไอโซเทอร์มอลต่างกันอย่างไร
Adiabatic หมายถึงไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างระบบกับบริเวณโดยรอบ ดังนั้นอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นหากถูกบีบอัด หรืออุณหภูมิจะลดลงเมื่อขยายตัว ในทางตรงกันข้าม isothermal หมายถึงไม่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ดังนั้นอุณหภูมิในระบบจึงคงที่ สิ่งนี้ได้มาโดยการเปลี่ยนความร้อน ในอะเดียแบติก dQ=0 แต่ dT≠0 อย่างไรก็ตาม ในการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิความร้อน dT=0 และ dQ ≠0 นี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างอะเดียแบติกและไอโซเทอร์มอลนอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงแบบอะเดียแบติกเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบไอโซเทอร์มอลเกิดขึ้นช้ามาก
ด้านล่างกราฟิกข้อมูลสรุปความแตกต่างระหว่างอะเดียแบติกและไอโซเทอร์มอล
สรุป – อะเดียแบติกกับไอโซเทอร์มอล
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างอะเดียแบติกและไอโซเทอร์มอลคือ อะเดียแบติกหมายความว่าไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างระบบกับสภาพแวดล้อม ในขณะที่อุณหภูมิความร้อนคงที่หมายความว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
เอื้อเฟื้อภาพ:
1. “Adiabatic” (CC BY-SA 3.0) ผ่าน Commons Wikimedia
2. “กระบวนการไอโซเทอร์มอล” โดย Netheril96 – งานของตัวเอง (CC0) ผ่าน Commons Wikimedia