Nøkkelforskjellen mellom adiabatiske og polytrope prosesser er at i adiabatiske prosesser skjer ingen varmeoverføring, mens det i polytrope prosesser skjer varmeoverføring.
I kjemi deler vi universet i to deler. Den delen vi skal studere er "et system", og resten er "omgivelsene". Et system kan være en organisme, et reaksjonskar eller til og med en enkelt celle. Vi kan skille systemer fra hverandre ved hva slags interaksjoner de har eller etter hvilke typer utvekslinger som finner sted. Vi kan klassifisere systemer i to grupper som åpne og lukkede systemer. Noen ganger kan saker og energi gå 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 den der ingen varme overføres til eller ut av systemet. Denne varmeoverføringsbegrensningen skjer hovedsakelig på to måter. Den ene er ved å bruke en termisk isolert grense slik at ingen varme kan komme inn eller eksistere. For eksempel er en reaksjon som vi utfører i en Dewar-kolbe adiabatisk. For det andre skjer en adiabatisk prosess når en prosess foregår veldig raskt; dermed er det ikke tid igjen til å overføre varme inn og ut.
I termodynamikk kan vi vise adiabatiske endringer som dQ=0 der Q er varmeenergi. I disse tilfellene er det en sammenheng mellom trykk og temperatur. Derfor endres systemet på grunn av trykk under adiabatiske forhold.
Tenk for eksempel 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. Når de utvider seg, fungerer luftmolekylene, og dette vil endre temperaturen. Det er derfor temperaturen reduseres når den stiger.
Figur 01: Skyformasjon er et eksempel på adiabatisk prosess
I følge termodynamikk forblir energien i luftpakken konstant, men den kan omdannes til forskjellige energiformer (for å gjøre ekspansjonsarbeidet eller kanskje for å opprettholde temperaturen). Det er imidlertid ingen varmeveksling med utsiden. Vi kan bruke det samme fenomenet på luftkompresjon også (f.et stempel). I den situasjonen, når luftpakken komprimerer, øker temperaturen. Disse prosessene kalles adiabatisk oppvarming og kjøling.
Hva er polytropisk?
Polytropisk prosess skjer med varmeoverføring. Imidlertid skjer varmeoverføringen reversibelt i denne prosessen.
Figur 02: Å blåse en ballong i den varme solen er et eksempel på polytropisk prosess
Når en gass gjennomgår denne typen varmeoverføring, gjelder følgende ligning for en polytropisk prosess.
PVn=konstant
Der P er trykket, V er volumet og n er en konstant. Derfor, for å holde PV konstant i den polytropiske gassekspansjons-/kompresjonsprosessen, foregår både varme- og arbeidsutveksling mellom systemet og omgivelsene. Derfor er polytropisk en ikke-adiabatisk prosess.
Hva er forskjellen mellom adiabatisk og polytropisk?
Adiabatisk endring er den der ingen varme overføres inn i eller ut av systemet mens den polytropiske prosessen skjer med varmeoverføring. Derfor er den viktigste forskjellen mellom adiabatiske og polytropiske prosesser at i adiabatiske prosesser skjer ingen varmeoverføring, mens det i polytropiske prosesser skjer varmeoverføring. Dessuten er ligningen dQ=0 sann for den adiabatiske prosessen, mens ligningen PVn=konstant er sann for den polytrope prosessen.
Sammendrag – adiabatisk vs polytropisk
Adiabatisk og polytropisk prosess er to viktige termodynamiske prosesser. Hovedforskjellen mellom adiabatiske og polytrope prosesser er at i adiabatiske prosesser skjer ingen varmeoverføring, mens det i polytrope prosesser skjer varmeoverføring.
