Wat is een adiabatisch proces?

In de natuurkunde is een adiabatisch proces een systeem dat geen warmte uitwisselt met zijn omgeving.Dit betekent wanneer het systeem werk uitvoert mdash;of beweging of mechanisch werk mdash;Idealiter maakt het zijn omgeving niet warmer of koeler.Voor systemen met gassen vereist een adiabatisch proces meestal veranderingen in druk om de temperatuur te verleggen zonder de omgeving te beïnvloeden.In de atmosfeer van de aarde zullen luchtmassa's adiabatische expansie ondergaan en afkoelen, of ze zullen adiabatische compressie ervaren en opwarmen.Ingenieurs hebben verschillende motoren ontworpen met processen die op zijn minst gedeeltelijk adiabatisch zijn.

Een adiabatisch proces is een thermodynamisch proces waarbij een systeem geen warmte verkrijgt of verliest aan zijn omliggende omgeving.Een thermodynamisch proces kan worden opgevat als een meting van energieveranderingen binnen een systeem, genomen van een begintoestand naar een eindtoestand.In toepassingen van de thermodynamica kan een systeem een duidelijk gedefinieerde ruimte zijn met een uniforme set eigenschappen, of een planeet, een luchtmassa, een dieselmotor of het universum.Hoewel systemen veel thermodynamische eigenschappen hebben, is de belangrijkste hier een temperatuurverandering, gemeten door warmtegeval of warmteverlies.

Een verandering in de interne energie van een systeem zal plaatsvinden wanneer dat systeem werk uitvoert, zoals wanneer een machine wordt aangedreven door interne verbranding zijn onderdelen.In adiabatische processen met de meeste atmosferische gassen, zoals lucht, zorgt compressie van het gas in het systeem ervoor dat het gas warm wordt, terwijl expansie het afkoelt.Sommige stoommachines hebben gebruik gemaakt van dit proces om de druk en dus temperatuur te verhogen, en worden beschouwd als adiabatische motoren.Wetenschappers classificeren adiabatische processen mdash;Van machines tot weersystemen mdash;Volgens of ze al dan niet omkeerbaar zijn naar hun oorspronkelijke temperatuur.

Binnen een adiabatisch proces zal een temperatuurverandering alleen optreden vanwege het werk dat deze uitvoert, maar niet vanwege warmteverlies voor zijn omgeving.Stijgende lucht koelt zonder warmte te verliezen aan aangrenzende luchtmassa's.Het koelt omdat de atmosferische druk, die de lucht dichter bij het aardoppervlak comprimeert en verwarmt, afneemt met hoogte.Naarmate de druk op een gas wordt verlaagd, zal het zich uitbreiden en beschouwen de thermodynamische wetten uitbreiding als werk.Wanneer de luchtmassa zich uitbreidt en werk verricht, verliest deze geen warmte aan andere luchtmassa's die zeer verschillende temperaturen kunnen hebben, en ondergaat dus een adiabatisch proces.

Het is bijna onmogelijk voor een perfect adiabatisch systeem om te bestaan, omdat sommige warmte meestal verloren gaat.Er zijn wiskundige vergelijkingen die wetenschappers gebruiken om adiabatische processen te modelleren die een perfect systeem voor gemak aannemen.Deze moeten worden aangepast bij het plannen van werkelijke motoren of apparaten.Het tegenovergestelde van een adiabatisch proces is een isotherme proces, waarbij warmte buiten het systeem wordt overgebracht naar de omliggende omgeving.Als een gas vrijuit uitbreidt buiten een systeem met gereguleerde druk, ondergaat het een isotherme proces.