Izotermický vs adiabatický proces: Rozdíl a srovnání

Key Takeaways

1. Izotermický proces je termodynamický proces, při kterém teplota systému zůstává konstantní.
2. Adiabatický proces je termodynamický proces, při kterém nedochází k přenosu tepla do systému ani ze systému.
3. Izotermické procesy jsou účinnější pro některé aplikace, jako jsou výměny tepla, protože udržují konstantní teplotu. Naproti tomu motory a kompresory využívají adiabatický proces k maximalizaci pracovního výkonu.

Co je to izotermický proces?

Izotermický proces je termodynamický proces, při kterém teplota systému zůstává konstantní. To znamená, že vnitřní energie systému zůstává konstantní a jakékoli teplo přidané nebo odebrané ze systému je dokonale vyváženo prací vykonanou systémem nebo na něm.

Kritická charakteristika izotermického procesu spočívá v tom, že s rostoucím objemem plynu klesá tlak a naopak. Naproti tomu součin objemu a tlaku zůstává konstantní.

Během izotermického procesu se k popisu chování plynu používá zákon ideálního plynu. Jednou z praktických aplikací izotermického procesu je provozování výměníku tepla. Tento proces zajišťuje, že teplota zůstává konstantní, což umožňuje efektivní přenos tepla mezi dvěma kapalinami.

Co je adiabatický proces?

Adiabatický proces je termodynamický proces, při kterém nedochází k přenosu tepla do systému ani ze systému. Jinými slovy, systém je tepelně izolován od svého okolí. Během adiabatického procesu je vnitřní energetická změna systému způsobena pouze vykonanou prací nebo systémem.

Základní charakteristikou adiabatického procesu je rychlá změna teploty a tlaku. Při adiabatickém stlačování plynu se zvyšuje jeho teplota a tlak.

Adiabatické procesy se běžně vyskytují v různých technických aplikacích, včetně stlačování plynů v motorech a kompresorech. Například u spalovacích motorů je kompresní zdvih adiabatický, což má za následek rychlé zvýšení teploty a zvýšení účinnosti.

Rozdíl mezi izotermickým a adiabatickým procesem

1. V izotermickém procesu zůstává teplota konstantní a teplo se přidává nebo odebírá, aby se udržoval kontinuální tlak. Naproti tomu při adiabatickém procesu nedochází k žádnému přenosu tepla, což má za následek rychlé změny teploty.
2. V izotermickém procesu je práce vykonávána během expanze nebo komprese plynu, ale celková vnitřní energie plynu zůstává konstantní. Naproti tomu práce probíhá v adiabatickém procesu a vnitřní energie plynu se mění v důsledku teplotních změn.
3. Izotermické procesy jsou účinnější pro některé aplikace, jako jsou výměny tepla, protože udržují konstantní teplotu. Naproti tomu motory a kompresory využívají adiabatický proces k maximalizaci pracovního výkonu.
4. Izotermické procesy se používají v chlazení, výměnících tepla a klimatizačních systémech, kde je řízení teploty zásadní. Naproti tomu adiabatické procesy se používají ve spalovacích motorech, kompresorech a meteorologii k vysvětlení chování stoupajících a klesajících vzduchových mas v atmosféře.
5. Izotermické procesy jsou vratnější, protože probíhají pomalu a udržují konstantní tlak, zatímco adiabatické procesy mohou být méně vratné kvůli rychlým změnám teploty.

Srovnání mezi izotermickými a adiabatickými procesy

parametry	Izotermický proces	Adiabatický proces
teplota	Zůstává konstantní při přidávání nebo odebírání tepla	Rychlé změny teploty, protože nedochází k přenosu tepla
Práce hotova	Při expanzi nebo kompresi plynu	Vnitřní energie plynu se mění v důsledku teplotních změn
Účinnost	Pro některé aplikace, jako jsou výměny tepla	Používá se v motorech a kompresorech pro maximalizaci pracovního výkonu
Případy užití	Používá se v chlazení, výměnících tepla a klimatizaci	Používá se ve spalovacích motorech, kompresorech a meteorologii
Reverzibilita	Jsou reverzibilnější, protože udržují konstantní tlak	Méně reverzibilní kvůli změnám teploty

Reference

1. https://aapt.scitation.org/doi/pdf/10.1119/1.2344391
2. https://iopscience.iop.org/article/10.1086/313093/meta

Poslední aktualizace: 27. února 2024