Kľúčový rozdiel medzi adiabatickými a polytropickými procesmi je v tom, že pri adiabatických procesoch nedochádza k prenosu tepla, zatiaľ čo pri polytropických procesoch k prenosu tepla nedochádza.
V chémii rozdeľujeme vesmír na dve časti. Časť, ktorú budeme študovať, je „systém“a zvyšok je „okolie“. Systémom môže byť organizmus, reakčná nádoba alebo dokonca jedna bunka. Systémy môžeme od seba odlíšiť podľa druhu interakcií, ktoré majú, alebo podľa typov výmen, ktoré prebiehajú. Systémy môžeme rozdeliť do dvoch skupín na otvorené a uzavreté systémy. Niekedy záležitosti a energia môžu prejsť 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 tá, pri ktorej sa do systému ani von zo systému neprenáša žiadne teplo. Toto obmedzenie prenosu tepla sa vyskytuje hlavne dvoma spôsobmi. Jedným z nich je použitie tepelne izolovaného ohraničenia, takže žiadne teplo nemôže vstúpiť ani existovať. Napríklad reakcia, ktorú vykonávame v Dewarovej banke, je adiabatická. Po druhé, adiabatický proces nastáva, keď proces prebieha veľmi rýchlo; takže nezostáva čas na prenos tepla dovnútra a von.
V termodynamike môžeme ukázať adiabatické zmeny ako dQ=0, kde Q je tepelná energia. V týchto prípadoch existuje vzťah medzi tlakom a teplotou. Preto sa systém mení v dôsledku tlaku v adiabatických podmienkach.
Premýšľajte napríklad o tom, čo 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 zmení ich teplotu. Preto sa teplota pri stúpaní znižuje.
Obrázok 01: Tvorba oblakov je príkladom adiabatického procesu
Podľa termodynamiky zostáva energia vo vzdušnej časti konštantná, ale môže sa premeniť na rôzne formy energie (na vykonanie expanznej práce alebo na udržanie jej teploty). Nedochádza však k výmene tepla s vonkajškom. Tento istý jav môžeme aplikovať aj na kompresiu vzduchu (napr.piest). V tejto situácii, keď sa vzduchový balík stlačí, sa zvýši teplota. Tieto procesy sa nazývajú adiabatický ohrev a chladenie.
Čo je polytropické?
Polytropický proces prebieha pri prenose tepla. K prenosu tepla však v tomto procese dochádza reverzibilne.
Obrázok 02: Fúkanie balóna na horúcom slnku je príkladom polytropického procesu
Keď plyn prechádza týmto typom prenosu tepla, pre polytropický proces platí nasledujúca rovnica.
PVn=konštanta
Kde P je tlak, V je objem a n je konštanta. Na udržanie konštantnej PV v procese expanzie/stláčania polytropného plynu sa medzi systémom a okolím uskutočňuje výmena tepla aj práce. Preto je polytropický proces neadiabatický.
Aký je rozdiel medzi adiabatickými a polytropnými?
Adiabatická zmena je tá, pri ktorej sa žiadne teplo neprenáša do systému alebo zo systému, zatiaľ čo polytropický proces prebieha s prenosom tepla. Kľúčový rozdiel medzi adiabatickými a polytropickými procesmi je teda v tom, že pri adiabatických procesoch nedochádza k prenosu tepla, zatiaľ čo pri polytropických procesoch dochádza k prenosu tepla. Navyše rovnica dQ=0 platí pre adiabatický proces, zatiaľ čo rovnica PVn=konštantná platí pre polytropický proces.
Zhrnutie – adiabatické vs polytropické
Adiabatický a polytropický proces sú dva dôležité termodynamické procesy. Kľúčový rozdiel medzi adiabatickými a polytropickými procesmi je v tom, že pri adiabatických procesoch nedochádza k žiadnemu prenosu tepla, zatiaľ čo pri polytropických procesoch dochádza k prenosu tepla.
