Ključna razlika između adijabatskog i izotermnog je u tome što adijabatsko znači da nema izmjene topline između sustava i okoline dok izotermno znači da nema promjene temperature.
Za potrebe kemije, svemir je podijeljen na dva dijela. Dio koji nas zanima naziva se sustav, a ostatak okolina. Sustav može biti organizam, reakcijska posuda ili čak jedna stanica. Sustavi se razlikuju prema vrsti interakcija koje imaju ili prema vrsti razmjene koja se odvija.
Sustavi se mogu klasificirati u dva tipa: otvoreni sustavi i zatvoreni sustavi. Ponekad se tvari i energija mogu razmjenjivati kroz granice sustava. Izmijenjena energija može imati nekoliko oblika kao što su svjetlosna energija, toplinska energija, zvučna energija itd. Ako se energija sustava promijeni zbog temperaturne razlike, kažemo da je došlo do protoka topline. Adijabatski i politropski su dva termodinamička procesa koja se odnose na prijenos topline u sustavima.
Što je adijabatsko?
Adijabatska promjena je promjena u kojoj se toplina ne prenosi u sustav niti iz njega. Prijenos topline uglavnom se može zaustaviti na dva načina. Jedan je korištenjem toplinski izolirane granice tako da toplina ne može ući ili izaći. Na primjer, reakcija koja se provodi u Dewarovoj tikvici je adijabatska. Druga vrsta adijabatskog procesa događa se kada se proces odvija vrlo brzo; stoga nema vremena za prijenos topline unutra i van.
U termodinamici, adijabatske promjene prikazane su s dQ=0. U tim slučajevima postoji odnos između tlaka i temperature. Zbog toga se sustav mijenja zbog tlaka u adijabatskim uvjetima. To je ono što se događa u formiranju oblaka i konvekcijskim strujanjima velikih razmjera. Na višim nadmorskim visinama niži je atmosferski tlak. Kada se zrak zagrije, on ima tendenciju da ide prema gore. Budući da je vanjski tlak zraka nizak, čestica zraka koja se diže pokušat će se proširiti. Kada se šire, molekule zraka rade, a to će utjecati na njihovu temperaturu. Zbog toga se temperatura smanjuje kada raste.
Slika 01: Adijabatski proces
Prema termodinamici, energija u parceli ostaje konstantna, ali se može pretvoriti da izvrši rad širenja ili možda da održi svoju temperaturu. Nema izmjene topline s vanjskim prostorom. Isti se fenomen može primijeniti i na kompresiju zraka (npr.npr.: klip). U toj situaciji, kada se zračni paket komprimira, temperatura se povećava. Ti se procesi nazivaju adijabatsko zagrijavanje i hlađenje.
Što je izotermno
Izotermna promjena je ona u kojoj sustav ostaje na konstantnoj temperaturi. Stoga je dT=0. Proces može biti izoterman ako se odvija vrlo sporo i ako je proces reverzibilan. Tako da se promjena događa vrlo sporo, ima dovoljno vremena za podešavanje temperaturnih varijacija. Štoviše, ako se sustav može ponašati kao hladnjak, gdje može održavati konstantnu temperaturu nakon apsorbiranja topline, to je izotermni sustav.
Slika 2: Izotermna promjena
Za ideal u izotermnim uvjetima, tlak se može dati iz sljedeće jednadžbe.
P=nRT /V
Od rada, W=PdV može se izvesti sljedeća jednadžba.
W=nRT ln (Vf/Vi)
Dakle, pri konstantnoj temperaturi dolazi do ekspanzije ili kompresije dok se mijenja volumen sustava. Budući da u izotermnom procesu nema promjene unutarnje energije (dU=0), sva dovedena toplina koristi se za obavljanje rada. Ovo se događa u toplinskom stroju.
Koja je razlika između adijabatskog i izotermnog?
Adijabatsko znači da nema izmjene topline između sustava i okoline, stoga će temperatura porasti ako se radi o kompresiji ili će se temperatura smanjiti ekspanzijom. Nasuprot tome, izotermno znači da nema promjene temperature; stoga je temperatura u sustavu konstantna. To se stječe promjenom topline. U adijabatu dQ=0, ali dT≠0. Međutim, u izotermnim promjenama dT=0 i dQ ≠0. Dakle, ovo je ključna razlika između adijabatskog i izotermnog. Štoviše, adijabatske promjene odvijaju se brzo, dok se izotermne promjene odvijaju vrlo sporo.
Dolje info-grafika sažima razlike između adijabatskog i izotermnog.
Sažetak – adijabatsko naspram izotermnog
Ključna razlika između adijabatskog i izotermnog je u tome što adijabatsko znači da nema izmjene topline između sustava i okoline dok izotermno znači da nema promjene temperature.
Slika uz dopuštenje:
1. “Adiabatic” (CC BY-SA 3.0) putem Commons Wikimedia
2. “Izotermalni proces” Netheril96 – vlastiti rad (CC0) putem Commons Wikimedia
