Адиабаттық және политроптық процестердің негізгі айырмашылығы мынада: адиабаталық процестерде жылу берілмейді, ал политроптық процестерде жылу алмасу жүреді.
Химияда біз ғаламды екі бөлікке бөлеміз. Біз зерттейтін бөлік «жүйе», ал қалғаны «айнала». Жүйе организм, реакциялық ыдыс немесе тіпті бір жасуша болуы мүмкін. Жүйелерді бір-бірінен олардың өзара әрекеттесуі немесе орын алатын алмасу түрлері бойынша ажырата аламыз. Жүйені ашық және жабық жүйелер деп екі топқа бөлуге болады. Кейде заттар мен энергия жүйе шекарасынан өтуі мүмкін. Алмастырылған энергия жарық энергиясы, жылу энергиясы, дыбыс энергиясы және т.б. сияқты бірнеше формада болуы мүмкін. Егер жүйенің энергиясы температура айырмашылығына байланысты өзгерсе, біз жылу ағыны болды деп айтамыз. Адиабаттық және политроптық - жүйелердегі жылу алмасуға қатысты екі термодинамикалық процесс.
Адиабата дегеніміз не?
Адиабаталық өзгеріс – жүйеге немесе жүйеге жылу берілмейтін өзгеріс. Бұл жылу беруді шектеу негізінен екі жолмен жүреді. Олардың бірі - жылу оқшауланған шекараны пайдалану, сондықтан жылу кірмейді немесе болмайды. Мысалы, Дьюар колбасында жүргізетін реакция адиабаталық. Екіншіден, адиабаталық процесс процесс өте тез жүріп жатқанда болады; осылайша, жылуды енгізу және шығару үшін уақыт қалмайды.
Термодинамикада адиабаталық өзгерістерді dQ=0 түрінде көрсете аламыз, мұнда Q - жылу энергиясы. Бұл жағдайда қысым мен температура арасында байланыс бар. Сондықтан жүйе адиабаттық жағдайда қысымға байланысты өзгереді.
Мысалы, бұлттың пайда болуы мен ауқымды конвекциялық токтарда не болатынын ойлап көріңіз. Жоғары биіктікте атмосфералық қысым төмендейді. Ауа қызған кезде ол көтеріледі. Сыртқы ауа қысымы төмен болғандықтан, көтеріліп жатқан ауа парцелгі кеңеюге тырысады. Кеңейген кезде ауа молекулалары жұмыс істейді, бұл олардың температурасын өзгертеді. Сондықтан температура көтерілген кезде төмендейді.
01-сурет: бұлтты қалыптастыру адиабаталық процестің мысалы болып табылады
Термодинамикаға сәйкес, ауа парцеліндегі энергия тұрақты болып қалады, бірақ оны әртүрлі энергия түрлеріне айналдыруға болады (кеңейту жұмысын орындау немесе оның температурасын ұстап тұру үшін). Алайда сыртпен жылу алмасу жоқ. Дәл осындай құбылысты ауаның қысылуына да қолдануға болады (мыс.ж., поршень). Бұл жағдайда ауа сәлемдемесін сығу кезінде температура көтеріледі. Бұл процестер адиабаттық қыздыру және салқындату деп аталады.
Политроптық дегеніміз не?
Политропты процесс жылу алмасуымен жүреді. Дегенмен, бұл процессте жылу алмасу қайтымды болады.
02-сурет: Ыстық күнде әуе шарын үрлеу политроптық процестің мысалы болып табылады
Газ жылу берудің осы түріне ұшыраған кезде, политроптық процесс үшін келесі теңдеу дұрыс болады.
PVn=тұрақты
Мұндағы P – қысым, V – көлем, n – тұрақты. Демек, политропты газдың кеңеюі/сығылу процесінде PV тұрақты болуы үшін жүйе мен қоршаған орта арасында жылу және жұмыс алмасу жүреді. Сондықтан политроптық адиабатты емес процесс.
Адиабаттық пен политроптылықтың айырмашылығы неде?
Адиабаталық өзгеріс - бұл жылу алмасу кезінде политроптық процесс жүретін кезде жүйеге немесе жүйеге жылу берілмейтін өзгеріс. Демек, адиабаталық және политроптық процестердің негізгі айырмашылығы адиабаттық процестерде жылу берілмейді, ал политроптық процестерде жылу алмасу жүреді. Сонымен қатар, dQ=0 теңдеуі адиабаталық процесс үшін дұрыс, ал PVn=constant теңдеуі политроптық процесс үшін дұрыс.
Қорытынды – адиабаттық және политроптық
Адиабаттық және политроптық процесс екі маңызды термодинамикалық процесс. Адиабаттық және политроптық процестердің негізгі айырмашылығы мынада: адиабаталық процестерде жылу берілмейді, ал политроптық процестерде жылу алмасу жүреді.
