Kľúčový rozdiel medzi adiabatickým a izotermickým je v tom, že adiabatický znamená, že medzi systémom a okolím nedochádza k žiadnej výmene tepla, zatiaľ čo izotermický znamená, že nedochádza k žiadnej zmene teploty.
Pre účely chémie je vesmír rozdelený na dve časti. Časť, ktorá nás zaujíma, sa nazýva systém a zvyšok sa nazýva okolie. Systémom môže byť organizmus, reakčná nádoba alebo dokonca jedna bunka. Systémy sa líšia typom interakcií, ktoré majú, alebo typmi výmen, ktoré prebiehajú.
Systémy možno rozdeliť na dva otvorené systémy a uzavreté systémy. Niekedy sa veci a energia môžu vymieňať cez hranice systému. Vymieňaná energia môže mať niekoľko foriem, ako je svetelná energia, tepelná energia, zvuková energia atď. Ak sa energia systému zmení v dôsledku teplotného rozdielu, hovoríme, že došlo k toku tepla. Adiabatický a polytropický sú dva termodynamické procesy, ktoré súvisia s prenosom tepla v systémoch.
Čo je adiabatické?
Adiabatická zmena je zmena, pri ktorej sa do systému ani zo systému neprenáša žiadne teplo. Prenos tepla sa dá zastaviť hlavne dvoma spôsobmi. Jedným z nich je použitie tepelne izolovaného ohraničenia, takže žiadne teplo nemôže vstúpiť ani vystúpiť. Napríklad reakcia uskutočnená v Dewarovej banke je adiabatická. Iný typ adiabatického procesu nastáva, keď proces prebieha veľmi rýchlo; takže nezostáva čas na prenos tepla dovnútra a von.
V termodynamike sú adiabatické zmeny znázornené ako dQ=0. V týchto prípadoch existuje vzťah medzi tlakom a teplotou. Preto systém prechádza zmenami v dôsledku tlaku v adiabatických podmienkach. To sa deje pri tvorbe oblakov a veľkých konvekčných prúdoch. Vo vyšších nadmorských výškach je nižší atmosférický tlak. Keď sa vzduch ohrieva, má tendenciu stúpať. Pretože vonkajší tlak vzduchu je nízky, stúpajúci vzduchový balík sa pokúsi expandovať. Pri expanzii molekuly vzduchu fungujú a to ovplyvní ich teplotu. Preto sa teplota pri stúpaní znižuje.
Obrázok 01: Adiabatický proces
Podľa termodynamiky zostáva energia v balíku konštantná, ale možno ju premeniť na expanznú prácu alebo možno na udržanie jej teploty. Nedochádza k výmene tepla s vonkajškom. Rovnaký jav možno použiť aj pri kompresii vzduchu (napr.napr.: piest). V tejto situácii, keď sa vzduchový balík stlačí, sa zvýši teplota. Tieto procesy sa nazývajú adiabatický ohrev a chladenie.
Čo je izotermické
Izotermická zmena je zmena, pri ktorej systém zostáva na konštantnej teplote. Preto dT=0. Proces môže byť izotermický, ak prebieha veľmi pomaly a ak je proces reverzibilný. Aby zmena prebiehala veľmi pomaly, je dostatok času na prispôsobenie teplotných výkyvov. Okrem toho, ak systém môže fungovať ako chladič, kde si môže po absorpcii tepla udržiavať konštantnú teplotu, je to izotermický systém.
Obrázok 2: Izotermická zmena
Pre ideálne podmienky v izotermických podmienkach môže byť tlak daný z nasledujúcej rovnice.
P=nRT /V
Od práce je možné odvodiť W=PdV nasledujúcu rovnicu.
W=nRT ln (Vf/Vi)
Pri konštantnej teplote teda dochádza k expanzii alebo kompresii pri zmene hlasitosti systému. Keďže v izotermickom procese nedochádza k žiadnej vnútornej zmene energie (dU=0), všetko dodané teplo sa spotrebuje na prácu. Toto sa deje v tepelnom motore.
Aký je rozdiel medzi adiabatickým a izotermickým?
Adiabatický znamená, že nedochádza k žiadnej výmene tepla medzi systémom a okolím, preto sa teplota zvýši, ak ide o kompresiu, alebo sa teplota zníži pri expanzii. Naproti tomu izotermické znamená, že nedochádza k žiadnej zmene teploty; teda teplota v systéme je konštantná. To sa získava zmenou tepla. V adiabatickom dQ=0, ale dT≠0. Avšak pri izotermických zmenách dT=0 a dQ ≠0. Toto je kľúčový rozdiel medzi adiabatickým a izotermickým. Navyše adiabatické zmeny prebiehajú rýchlo, zatiaľ čo izotermické zmeny prebiehajú veľmi pomaly.
Pod infografikou sú zhrnuté rozdiely medzi adiabatickým a izotermickým.
Zhrnutie – adiabatické verzus izotermické
Kľúčový rozdiel medzi adiabatickým a izotermickým je v tom, že adiabatický znamená, že medzi systémom a okolím nedochádza k žiadnej výmene tepla, zatiaľ čo izotermický znamená, že nedochádza k žiadnej zmene teploty.
S láskavým dovolením obrázka:
1. „Adiabatický“(CC BY-SA 3.0) prostredníctvom Commons Wikimedia
2. „Izotermický proces“od Netheril96 – vlastná práca (CC0) cez Commons Wikimedia
