ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างกระบวนการอะเดียแบติกและโพลิทรอปิกคือในกระบวนการอะเดียแบติกไม่มีการถ่ายเทความร้อนในขณะที่ในกระบวนการโพลีโทรปิกเกิดการถ่ายเทความร้อน
ในวิชาเคมี เราแบ่งจักรวาลออกเป็นสองส่วน ส่วนที่เรากำลังศึกษาคือ "ระบบ" ส่วนที่เหลือคือ "สภาพแวดล้อม" ระบบสามารถเป็นสิ่งมีชีวิต ถังปฏิกิริยา หรือแม้แต่เซลล์เดียว เราสามารถแยกความแตกต่างของระบบออกจากกันตามชนิดของการโต้ตอบที่มีหรือตามประเภทของการแลกเปลี่ยนที่เกิดขึ้น เราสามารถจำแนกระบบออกเป็นสองกลุ่มเป็นระบบเปิดและปิด บางครั้งเรื่องและพลังงานสามารถผ่านขอบเขตของระบบได้พลังงานที่แลกเปลี่ยนมีได้หลายรูปแบบ เช่น พลังงานแสง พลังงานความร้อน พลังงานเสียง เป็นต้น หากพลังงานของระบบเปลี่ยนแปลงเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิ แสดงว่ามีการไหลของความร้อน อะเดียแบติกและโพลิทรอปิกเป็นสองกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายเทความร้อนในระบบ
อะเดียแบติกคืออะไร
อะเดียแบติกการเปลี่ยนแปลงคือความร้อนที่ไม่ถูกถ่ายเทเข้าหรือออกจากระบบ ข้อจำกัดการถ่ายเทความร้อนนี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในสองวิธี หนึ่งคือการใช้ขอบเขตฉนวนความร้อนเพื่อไม่ให้ความร้อนเข้าหรือมีอยู่ ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาที่เรากระทำในขวด Dewar เป็นแบบอะเดียแบติก ประการที่สอง กระบวนการอะเดียแบติกเกิดขึ้นเมื่อกระบวนการเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว จึงไม่เหลือเวลาถ่ายเทความร้อนเข้าออก
ในอุณหพลศาสตร์ เราสามารถแสดงการเปลี่ยนแปลงแบบอะเดียแบติกเป็น dQ=0 โดยที่ Q คือพลังงานความร้อน ในกรณีเหล่านี้ มีความสัมพันธ์ระหว่างความดันและอุณหภูมิ ดังนั้นระบบจึงเปลี่ยนแปลงเนื่องจากความดันในสภาวะอะเดียแบติก
ตัวอย่างเช่น คิดว่าเกิดอะไรขึ้นในการก่อตัวของเมฆและกระแสการพาความร้อนขนาดใหญ่ ที่ระดับความสูงที่สูงขึ้น มีความกดอากาศต่ำ เมื่ออากาศร้อนก็จะสูงขึ้น เนื่องจากความกดอากาศภายนอกต่ำ พัสดุอากาศที่เพิ่มขึ้นจะพยายามขยายตัว เมื่อขยายตัว โมเลกุลของอากาศจะทำงานและจะทำให้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไป นั่นคือเหตุผลที่อุณหภูมิลดลงเมื่อสูงขึ้น
รูปที่ 01: การก่อตัวของเมฆเป็นตัวอย่างของกระบวนการอะเดียแบติก
ตามอุณหพลศาสตร์ พลังงานในพัสดุทางอากาศยังคงที่ แต่สามารถเปลี่ยนเป็นรูปแบบพลังงานต่างๆ ได้ (เพื่อขยายหรืออาจรักษาอุณหภูมิ) อย่างไรก็ตามไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนกับภายนอก เราสามารถนำปรากฏการณ์เดียวกันนี้ไปใช้กับการบีบอัดอากาศได้เช่นกัน (e.ก. ลูกสูบ) ในสถานการณ์นั้นเมื่อพัสดุอากาศบีบอัดอุณหภูมิเพิ่มขึ้น กระบวนการเหล่านี้เรียกว่าการให้ความร้อนและความเย็นแบบอะเดียแบติก
Polytropic คืออะไร
กระบวนการโพลีโทรปิกเกิดขึ้นจากการถ่ายเทความร้อน อย่างไรก็ตาม การถ่ายเทความร้อนจะเกิดขึ้นแบบย้อนกลับในกระบวนการนี้
รูปที่ 02: การเป่าลูกโป่งท่ามกลางแสงแดดอันร้อนแรงเป็นตัวอย่างสำหรับกระบวนการ Polytropic
เมื่อก๊าซผ่านการถ่ายเทความร้อนประเภทนี้ สมการต่อไปนี้เป็นจริงสำหรับกระบวนการโพลิทรอปิก
PVn=คงที่
โดยที่ P คือความดัน V คือปริมาตร และ n เป็นค่าคงที่ ดังนั้น เพื่อรักษาค่า PV ให้คงที่ในกระบวนการขยาย/บีบอัดก๊าซโพลิทรอปิก ทั้งความร้อนและการแลกเปลี่ยนงานจึงเกิดขึ้นระหว่างระบบกับบริเวณโดยรอบ ดังนั้น polytropic จึงเป็นกระบวนการที่ไม่ใช่อะเดียแบติก
อะเดียแบติกและโพลิทรอปิกต่างกันอย่างไร
อะเดียแบติกการเปลี่ยนแปลงคือการเปลี่ยนแปลงที่ไม่มีความร้อนเข้าหรือออกจากระบบในขณะที่กระบวนการโพลีโทรปิกเกิดขึ้นจากการถ่ายเทความร้อน ดังนั้น ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างกระบวนการอะเดียแบติกและโพลิทรอปิกก็คือในกระบวนการอะเดียแบติกไม่มีการถ่ายเทความร้อนในขณะที่ในกระบวนการโพลีโทรปิกเกิดการถ่ายเทความร้อน นอกจากนี้ สมการ dQ=0 เป็นจริงสำหรับกระบวนการอะเดียแบติก ในขณะที่สมการ PVn=ค่าคงที่เป็นจริงสำหรับกระบวนการโพลิทรอปิก
สรุป – Adiabatic vs Polytropic
กระบวนการอะเดียแบติกและโพลิทรอปิกเป็นสองกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ที่สำคัญ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างกระบวนการอะเดียแบติกและโพลิทรอปิกคือในกระบวนการอะเดียแบติกไม่มีการถ่ายเทความร้อนในขณะที่ในกระบวนการโพลีโทรปิกเกิดการถ่ายเทความร้อน