In der Physik ist ein adiabatischer Prozess a thermodynamischer Prozess in dem gibt es keine Wärmeübertragung in oder aus einem System und wird im Allgemeinen erhalten, indem das gesamte System mit einer stark isolierenden umgeben wird Material oder indem der Prozess so schnell durchgeführt wird, dass keine Zeit für eine signifikante Wärmeübertragung bleibt Platz.
Anwenden der erster Hauptsatz der Thermodynamik zu einem adiabatischen Prozess erhalten wir:
Delta-Da Delta-U. ist die Veränderung der inneren Energie und W. ist die Arbeit des Systems, was wir die folgenden möglichen Ergebnisse sehen. Ein System, das sich unter adiabatischen Bedingungen ausdehnt, leistet positive Arbeit innere Energie nimmt ab und ein System, das sich unter adiabatischen Bedingungen zusammenzieht, leistet negative Arbeit, so dass die innere Energie zunimmt.
Die Kompressions- und Expansionshübe in einem Verbrennungsmotor sind beide ungefähr adiabatische Prozesse - was Geringe Wärmeübertragungen außerhalb des Systems sind vernachlässigbar und praktisch die gesamte Energieänderung fließt in die Bewegung des Systems Kolben.
Adiabatische und Temperaturschwankungen in Gas
Wenn Gas durch adiabatische Prozesse komprimiert wird, steigt die Temperatur des Gases durch einen Prozess, der als adiabatische Erwärmung bekannt ist. Die Expansion durch adiabatische Prozesse gegen eine Feder oder einen Druck verursacht jedoch einen Temperaturabfall durch einen Prozess, der als adiabatische Kühlung bezeichnet wird.
Adiabatische Erwärmung tritt auf, wenn Gas durch die Arbeit seiner Umgebung wie die Kolbenkompression im Kraftstoffzylinder eines Dieselmotors unter Druck gesetzt wird. Dies kann auch auf natürliche Weise geschehen, wenn Luftmassen in der Erdatmosphäre auf eine Oberfläche wie einen Hang auf einem Boden drücken Gebirgszug, wodurch die Temperaturen aufgrund der Arbeit an der Luftmasse steigen, um ihr Volumen gegenüber dem zu verringern Landmasse.
Adiabatische Abkühlung tritt dagegen auf, wenn isolierte Systeme expandieren, wodurch sie gezwungen werden, an ihren umgebenden Bereichen zu arbeiten. Wenn im Beispiel des Luftstroms diese Luftmasse durch einen Auftrieb in einem Windstrom drucklos gemacht wird, kann sich ihr Volumen wieder ausbreiten, wodurch die Temperatur verringert wird.
Zeitskalen und der adiabatische Prozess
Obwohl die Theorie des adiabatischen Prozesses bei Beobachtung über lange Zeiträume Bestand hat, machen kleinere Zeitskalen adiabatisch Bei mechanischen Prozessen unmöglich - da es für isolierte Systeme keine perfekten Isolatoren gibt, geht bei der Arbeit immer Wärme verloren erledigt.
Im Allgemeinen wird angenommen, dass adiabatische Prozesse diejenigen sind, bei denen das Nettoergebnis der Temperatur erhalten bleibt unberührt, obwohl dies nicht unbedingt bedeutet, dass die Wärme nicht im gesamten Gebäude übertragen wird Prozess. Kleinere Zeitskalen können die winzige Wärmeübertragung über die Systemgrenzen hinweg anzeigen, die sich letztendlich im Laufe der Arbeit ausgleichen.
Faktoren wie der interessierende Prozess, die Wärmeableitungsrate, der Arbeitsausfall und die Wärmemenge, die durch eine unvollständige Isolierung verloren geht, können das Ergebnis der Wärme beeinflussen Übertragung im Gesamtprozess, und aus diesem Grund beruht die Annahme, dass ein Prozess adiabatisch ist, auf der Beobachtung des gesamten Wärmeübertragungsprozesses anstelle seines kleineren Teile.