Nøkkelforskjellen mellom adiabatisk og isotermisk er at adiabatisk betyr at det ikke er varmeveksling mellom systemet og omgivelsene, mens isotermisk betyr at det ikke er noen temperaturendring.
For kjemiformål er universet delt i to deler. Den delen vi er interessert i kalles et system, og resten kalles omgivelsen. Et system kan være en organisme, et reaksjonskar eller til og med en enkelt celle. Systemene kjennetegnes ved hva slags interaksjoner de har eller av typene utvekslinger som finner sted.
Systemer kan deles inn i to som åpne systemer og lukkede systemer. Noen ganger kan saker og energi utveksles gjennom systemgrensene. Den utvekslede energien kan ha flere former som lysenergi, varmeenergi, lydenergi osv. Hvis energien til et system endres på grunn av en temperaturforskjell, sier vi at det har vært en varmestrøm. Adiabatisk og polytropisk er to termodynamiske prosesser, som er relatert til varmeoverføring i systemer.
Hva er adiabatisk?
Adiabatisk endring er en endring der ingen varme overføres til eller ut av systemet. Varmeoverføring kan hovedsakelig stoppes på to måter. Den ene er ved å bruke en termisk isolert grense slik at ingen varme kan komme inn eller ut. For eksempel er en reaksjon utført i en Dewar-kolbe adiabatisk. Den andre typen adiabatisk prosess skjer når en prosess foregår veldig raskt; dermed er det ikke tid igjen til å overføre varme inn og ut.
I termodynamikk er adiabatiske endringer vist med dQ=0. I disse tilfellene er det en sammenheng mellom trykk og temperatur. Derfor gjennomgår systemet endringer på grunn av trykk under adiabatiske forhold. Dette er hva som skjer i skydannelse og storskala konveksjonsstrømmer. I høyere høyder er det lavere atmosfærisk trykk. Når luften varmes opp, har den en tendens til å gå opp. Fordi lufttrykket utenfor er lavt, vil den stigende luftpakken prøve å utvide seg. Ved utvidelse fungerer luftmolekylene, og dette vil påvirke temperaturen. Det er derfor temperaturen reduseres når den stiger opp.
Figur 01: Adiabatisk prosess
I følge termodynamikk forblir energien i pakken konstant, men den kan konverteres til å gjøre utvidelsesarbeidet eller kanskje for å opprettholde temperaturen. Det er ingen varmeveksling med utsiden. Det samme fenomenet kan også brukes på luftkompresjon (f.f.eks.: et stempel). I den situasjonen, når luftpakken komprimerer, øker temperaturen. Disse prosessene kalles adiabatisk oppvarming og kjøling.
Hva er isotermisk
Isoterm forandring er den der systemet holder en konstant temperatur. Derfor er dT=0. En prosess kan være isotermisk, hvis den skjer veldig sakte og hvis prosessen er reversibel. Slik at endringen skjer veldig sakte, er det nok tid til å justere temperaturvariasjonene. Dessuten, hvis et system kan fungere som en kjøleribbe, der det kan opprettholde en konstant temperatur etter å ha absorbert varme, er det et isotermisk system.
Figur 2: Isotermisk endring
For en ideell har under isotermiske forhold, kan trykket gis fra følgende ligning.
P=nRT /V
Siden arbeid kan W=PdV følgende ligning utledes.
W=nRT ln (Vf/Vi)
Derfor skjer ekspansjons- eller kompresjonsarbeidet ved konstant temperatur mens systemvolumet endres. Siden det ikke er noen indre energiendring i en isoterm prosess (dU=0), brukes all tilført varme til å utføre arbeid. Dette er hva som skjer i en varmemotor.
Hva er forskjellen mellom adiabatisk og isotermisk?
Adiabatisk betyr at det ikke er varmeveksling mellom systemet og omgivelsene, derfor vil temperaturen øke hvis det er en kompresjon, eller temperaturen vil synke i ekspansjonen. I motsetning betyr isotermisk at det ikke er noen temperaturendring; dermed er temperaturen i et system konstant. Dette oppnås ved å endre varmen. I adiabatisk dQ=0, men dT≠0. Imidlertid, i isotermiske endringer dT=0 og dQ ≠0. Så dette er nøkkelforskjellen mellom adiabatisk og isotermisk. Dessuten skjer de adiabatiske endringene raskt, mens de isotermiske endringene skjer veldig sakte.
Infografikk nedenfor oppsummerer forskjellene mellom adiabatisk og isotermisk.
Sammendrag – adiabatisk vs isotermisk
Nøkkelforskjellen mellom adiabatisk og isotermisk er at adiabatisk betyr at det ikke er varmeveksling mellom systemet og omgivelsene, mens isotermisk betyr at det ikke er noen temperaturendring.
Bilde:
1. "Adiabatic" (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Isoterm prosess" Av Netheril96 - Eget arbeid (CC0) via Commons Wikimedia
