Η βασική διαφορά μεταξύ αδιαβατικού και ισοθερμικού είναι ότι αδιαβατικό σημαίνει ότι δεν υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ του συστήματος και του περιβάλλοντος, ενώ ισοθερμικό σημαίνει ότι δεν υπάρχει αλλαγή θερμοκρασίας.
Για τους σκοπούς της χημείας, το σύμπαν χωρίζεται σε δύο μέρη. Το μέρος που μας ενδιαφέρει ονομάζεται σύστημα και το υπόλοιπο ονομάζεται περιβάλλον. Ένα σύστημα μπορεί να είναι ένας οργανισμός, ένα δοχείο αντίδρασης ή ακόμα και ένα μεμονωμένο κύτταρο. Τα συστήματα διακρίνονται από το είδος των αλληλεπιδράσεων που έχουν ή από τους τύπους των ανταλλαγών που λαμβάνουν χώρα.
Τα συστήματα μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο ως ανοιχτά και κλειστά συστήματα. Μερικές φορές, τα θέματα και η ενέργεια μπορούν να ανταλλάσσονται μέσω των ορίων του συστήματος. Η ενέργεια που ανταλλάσσεται μπορεί να πάρει διάφορες μορφές όπως φωτεινή ενέργεια, θερμική ενέργεια, ηχητική ενέργεια κ.λπ. Εάν η ενέργεια ενός συστήματος αλλάξει λόγω διαφοράς θερμοκρασίας, λέμε ότι υπήρξε ροή θερμότητας. Η αδιαβατική και η πολυτροπική είναι δύο θερμοδυναμικές διεργασίες, οι οποίες σχετίζονται με τη μεταφορά θερμότητας στα συστήματα.
Τι είναι το αδιαβατικό;
Αδιαβατική αλλαγή είναι μια αλλαγή κατά την οποία δεν μεταφέρεται θερμότητα μέσα ή έξω από το σύστημα. Η μεταφορά θερμότητας μπορεί να σταματήσει κυρίως με δύο τρόπους. Το ένα είναι χρησιμοποιώντας ένα θερμικά μονωμένο όριο έτσι ώστε να μην μπορεί να εισέλθει ή να εξέλθει θερμότητα. Για παράδειγμα, μια αντίδραση που πραγματοποιείται σε μια φιάλη Dewar είναι αδιαβατική. Ο άλλος τύπος αδιαβατικής διεργασίας συμβαίνει όταν μια διεργασία λαμβάνει χώρα πολύ γρήγορα. Έτσι, δεν υπάρχει χρόνος για τη μεταφορά θερμότητας μέσα και έξω.
Στη θερμοδυναμική, οι αδιαβατικές αλλαγές εμφανίζονται με dQ=0. Σε αυτές τις περιπτώσεις, υπάρχει μια σχέση μεταξύ πίεσης και θερμοκρασίας. Επομένως, το σύστημα υφίσταται αλλαγές λόγω πίεσης σε αδιαβατικές συνθήκες. Αυτό συμβαίνει στο σχηματισμό νεφών και σε ρεύματα μεταφοράς μεγάλης κλίμακας. Σε μεγαλύτερα υψόμετρα, υπάρχει χαμηλότερη ατμοσφαιρική πίεση. Όταν ο αέρας θερμαίνεται, τείνει να ανεβαίνει. Επειδή η πίεση του εξωτερικού αέρα είναι χαμηλή, το ανερχόμενο δέμα αέρα θα προσπαθήσει να επεκταθεί. Όταν διαστέλλονται, τα μόρια του αέρα λειτουργούν και αυτό θα επηρεάσει τη θερμοκρασία τους. Γι' αυτό η θερμοκρασία μειώνεται όταν ανεβαίνει.
Εικόνα 01: Αδιαβατική διαδικασία
Σύμφωνα με τη θερμοδυναμική, η ενέργεια στο δέμα παραμένει σταθερή, αλλά μπορεί να μετατραπεί για να κάνει το έργο διαστολής ή ίσως για να διατηρήσει τη θερμοκρασία του. Δεν υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας με το εξωτερικό. Το ίδιο φαινόμενο μπορεί να εφαρμοστεί και στη συμπίεση αέρα (π.ζ.: ένα έμβολο). Σε αυτήν την περίπτωση, όταν το δέμα αέρα συμπιέζεται, η θερμοκρασία αυξάνεται. Αυτές οι διαδικασίες ονομάζονται αδιαβατική θέρμανση και ψύξη.
Τι είναι Ισοθερμικό
Ισοθερμική αλλαγή είναι αυτή κατά την οποία το σύστημα παραμένει σε σταθερή θερμοκρασία. Επομένως, dT=0. Μια διαδικασία μπορεί να είναι ισοθερμική, αν συμβαίνει πολύ αργά και αν η διαδικασία είναι αναστρέψιμη. Έτσι ώστε, η αλλαγή να συμβεί πολύ αργά, υπάρχει αρκετός χρόνος για να ρυθμίσετε τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας. Επιπλέον, εάν ένα σύστημα μπορεί να λειτουργήσει σαν ψύκτρα, όπου μπορεί να διατηρήσει μια σταθερή θερμοκρασία μετά την απορρόφηση θερμότητας, είναι ένα ισοθερμικό σύστημα.
Εικόνα 2: Ισοθερμική αλλαγή
Για ένα ιδανικό έχει σε ισοθερμικές συνθήκες, η πίεση μπορεί να δοθεί από την ακόλουθη εξίσωση.
P=nRT /V
Από την εργασία, μπορεί να προκύψει η ακόλουθη εξίσωση W=PdV.
W=nRT ln (Vf/Vi)
Επομένως, σε σταθερή θερμοκρασία η εργασία διαστολής ή συμπίεσης γίνεται κατά την αλλαγή της έντασης του συστήματος. Δεδομένου ότι δεν υπάρχει εσωτερική μεταβολή ενέργειας σε μια ισοθερμική διεργασία (dU=0), όλη η θερμότητα που παρέχεται χρησιμοποιείται για την εκτέλεση εργασιών. Αυτό συμβαίνει σε μια θερμική μηχανή.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ αδιαβατικού και ισοθερμικού;
Αδιαβατικό σημαίνει ότι δεν υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ του συστήματος και του περιβάλλοντος χώρου, επομένως, η θερμοκρασία θα αυξηθεί εάν είναι συμπίεση ή η θερμοκρασία θα μειωθεί κατά τη διαστολή. Αντίθετα, ισοθερμική σημαίνει, δεν υπάρχει αλλαγή θερμοκρασίας. Έτσι, η θερμοκρασία σε ένα σύστημα είναι σταθερή. Αυτό αποκτάται με την αλλαγή της θερμότητας. Σε αδιαβατικό dQ=0, αλλά dT≠0. Ωστόσο, σε ισοθερμικές μεταβολές dT=0 και dQ ≠0. Έτσι, αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ αδιαβατικού και ισοθερμικού. Επιπλέον, οι αδιαβατικές αλλαγές γίνονται γρήγορα, ενώ οι ισοθερμικές αλλαγές γίνονται πολύ αργά.
Το παρακάτω γραφικό πληροφοριών συνοψίζει τις διαφορές μεταξύ αδιαβατικού και ισοθερμικού.
Σύνοψη – Αδιαβατικό vs Ισοθερμικό
Η βασική διαφορά μεταξύ αδιαβατικού και ισοθερμικού είναι ότι αδιαβατικό σημαίνει ότι δεν υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ του συστήματος και του περιβάλλοντος, ενώ ισοθερμικό σημαίνει ότι δεν υπάρχει αλλαγή θερμοκρασίας.
Εικόνα Ευγενική προσφορά:
1. "Adiabatic" (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia
2. "Ισοθερμική διεργασία" Από Netheril96 – Ίδιο έργο (CC0) μέσω Commons Wikimedia
