Was ist ein adiabatischer Prozess?

In der Physik ist ein adiabatischer Prozess ein System, das keine Wärme mit seiner Umgebung austauscht.Dies bedeutet, wenn das System Arbeit mdash ausführt;ob Bewegung oder mechanische Arbeit mdash;Es macht seine Umgebung idealerweise wärmer oder kühler.Bei Systemen mit Gasen erfordert ein adiabatischer Prozess normalerweise eine Verschiebung des Drucks zur Verschiebungstemperatur, ohne die Umgebung zu beeinflussen.In der Erdatmosphäre werden Luftmassen eine adiabatische Expansion durchlaufen und sich abkühlen, oder sie werden adiabatische Komprimierung erleben und sich erhitzen.Ingenieure haben verschiedene Motoren mit Prozessen entwickelt, die zumindest teilweise adiabatisch sind.

Ein adiabatischer Prozess ist ein thermodynamischer Prozess, bei dem ein System keine Wärme für seine Umgebung erhält oder verliert.Ein thermodynamischer Prozess kann als Messung von Energieänderungen innerhalb eines Systems verstanden werden, die von einem Anfangszustand in einen Endzustand genommen werden.In Anwendungen der Thermodynamik kann ein System ein klar definierter Raum mit einem einheitlichen Satz von Eigenschaften sein, ob ein Planet, eine Luftmasse, ein Dieselmotor oder das Universum.Während Systeme viele thermodynamische Eigenschaften aufweisen, ist der wichtigste hier die Temperaturänderung, gemessen durch Wärmegewinn oder Wärmeverlust.

Eine Änderung der internen Energie eines Systems tritt immer dann auf, wenn dieses System die Arbeit ausführt, wenn eine Maschine, die durch die interne Verbrennung betrieben wird, ihre Teile bewegt.Bei adiabatischen Prozessen, an denen die meisten atmosphärischen Gase wie Luft beteiligt sind, führt die Komprimierung des Gases innerhalb des Systems zum Wärme des Gases, während die Expansion es abkühlt.Einige Dampfmaschinen haben diesen Prozess ausgenutzt, um den Druck und damit die Temperatur zu erhöhen, und gelten als adiabatische Motoren.Wissenschaftler klassifizieren adiabatische Prozesse mdash;Von Maschinen bis hin zu Wettersystemen Mdash;entsprechend, ob sie zu ihrer ursprünglichen Temperatur reversibel sind oder nicht.

Innerhalb eines adiabatischen Prozesses tritt eine Temperaturänderung nur aufgrund der Arbeit auf, die sie ausführt, jedoch nicht aufgrund des Wärmeverlusts seiner Umgebung.Steigende Luft kühlt ab, ohne an benachbarte Luftmassen Wärme zu verlieren.Es kühlt, weil der atmosphärische Druck, der die Luft näher an der Erdoberfläche komprimiert und erwärmt, mit der Höhe abnimmt.Wenn der Druck auf ein Gas verringert wird, wird es erweitert, und die thermodynamischen Gesetze betrachten die Expansion als Arbeit.Wenn sich die Luftmasse ausdehnt und Arbeit leistet, verliert sie keine Wärme gegen andere Luftmassen, die möglicherweise sehr unterschiedliche Temperaturen haben, und erfährt somit einen adiabatischen Prozess.

Es ist fast unmöglich, dass ein perfektes adiabatisches System existiert, da normalerweise eine gewisse Wärme verloren geht.Es gibt mathematische Gleichungen, mit denen Wissenschaftler adiabatische Prozesse modellieren, die ein perfektes System für die Bequemlichkeit annehmen.Diese müssen bei der Planung tatsächlicher Motoren oder Geräte angepasst werden.Das Gegenteil eines adiabatischen Prozesses ist ein isothermen Prozess, bei dem Wärme außerhalb des Systems in seine Umgebung übertragen wird.Wenn sich ein Gas frei außerhalb eines Systems mit reguliertem Druck ausdehnt, wird es einem isothermen Prozess durchlaufen.