Adiabatico vs isentropico: differenza e confronto

I principi di base della termodinamica incapsulano la modalità di trasferimento di energia tra due entità. Esistono diversi processi attraverso i quali avviene il suddetto trasferimento di energia e questi vari processi sono chiamati processi termodinamici.

Sono rappresentati come funzioni di pressione e volume o temperatura ed entropia. Adiabatico e isentropico sono due di questi processi.

Punti chiave

  1. Il processo adiabatico si riferisce a un processo termodinamico in cui nessun calore entra o esce dal sistema, mentre il processo isentropico si riferisce a un processo termodinamico senza variazione di entropia.
  2. Il processo adiabatico può essere reversibile o irreversibile, mentre il processo isentropico è sempre reversibile.
  3. Nel processo adiabatico, la temperatura può cambiare mentre l'energia interna rimane costante, mentre nel processo isoentropico, sia la temperatura che l'energia interna rimangono costanti.

Adiabatico vs Isentropico

I processi adiabatici si riferiscono a cambiamenti di temperatura e pressione che si verificano senza scambio di calore o materia. I processi isentropici si riferiscono a cambiamenti di temperatura e pressione che si verificano senza cambiamenti nell'entropia. I processi adiabatici possono essere isentropici, ma non tutti i processi adiabatici sono isentropici.

Adiabatico vs Isentropico

Adiabatico significa nessun trasferimento di calore, cioè il calore non viene né perso né guadagnato nel trasferimento di energia. Costituisce quindi un sistema termicamente isolato. Rappresenta un processo ideale di trasferimento di energia.

Può essere reversibile (dove l'energia interna totale rimane invariata) o irreversibile (l'energia interna totale è alterata). In un processo adiabatico, il calore totale scambiato tra il sistema e l'ambiente circostante è zero.

Di conseguenza, il lavoro svolto è l'unica variabile che influenza il cambiamento dell'energia interna del sistema.

Isoentropico indica un processo adiabatico idealizzato che è reversibile e non subisce alcun cambiamento nell'entropia. Sia i processi isentropici che i processi adiabatici reversibili sono tipi di processi politropici.

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I processi politropici sono quelli che obbediscono al PVn = c.

In questo caso, P rappresenta la pressione, V rappresenta il volume, n è l'indice politropico e C è una costante. I processi adiabatici si verificano in un sistema strettamente isolato termicamente, mentre i processi isentropici potrebbero non esserlo.

Tavola di comparazione

Parametri di confrontoAdiabaticoIsoentropico
Condizioni essenziali– Sistema perfettamente isolato
– Processo rapido per facilitare il trasferimento di calore
– L'entropia deve rimanere una costante
- Reversibile
Relazione dei gas idealiReversibile: PVn = Costante
Irreversibile: dU = -P(esterno)dV (Funzione del cambiamento di energia interna, pressione e volume)
PVn è sempre una costante
Energia interna totale
(U = Q + W)
L'energia interna è uguale al lavoro svolto poiché il sistema è isolato termicamente (Q = 0)L'energia interna è data dalla somma del calore esterno applicato e del lavoro svolto.
Variazione dell'entropia (ΔS)Reversibile – Nessuna variazione di entropia
Irreversibile – La variazione di entropia è rappresentata come una funzione del trasferimento di calore netto e della temperatura del sistema.
L'entropia rimane invariata.
Possibili casi d'usoIl fenomeno meteorologico dell'esplosione di calore.Turbine
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Che cos'è l'adiabatico?

I processi adiabatici possono essere di due tipi: espansione adiabatica e compressione adiabatica. Nell'espansione adiabatica di un gas ideale, il gas ideale all'interno del sistema lavora, e quindi la temperatura del sistema diminuisce.

Questo, a causa dell'abbassamento della temperatura, costituisce un raffreddamento adiabatico. Al contrario, nella compressione adiabatica di un gas ideale si lavora sul sistema comprendente il gas in un ambiente termicamente isolato.

Di conseguenza, la temperatura del gas aumenta. Questo dà luogo a quello che viene chiamato riscaldamento adiabatico.

Di conseguenza, queste proprietà sono utilizzate in specifiche applicazioni reali. Ad esempio, le proprietà di espansione sono impiegate nelle torri di raffreddamento e le proprietà di compressione nei motori diesel.

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Cos'è l'isoentropico?

Come suggerisce il termine, un processo isentropico è quello in cui non c'è scambio di calore netto e, cosa più importante, l'entropia del sistema è una costante. Nei processi adiabatici reversibili, la variazione di entropia è zero.

Pertanto, tutti i processi adiabatici reversibili costituiscono anche processi isentropici. Tuttavia, il viceversa non è sempre implicito in questo caso.

Esistono processi isentropici che non sono adiabatici. Il punto fondamentale da notare nel caso dei processi isentropici è che il cambiamento di entropia non si verifica.

Il sistema può essere soggetto a entropia positiva ed entropia negativa uguale e contraria. In tal caso, la variazione netta di entropia rimane zero poiché i due valori di entropia si bilanciano a vicenda.

Tale sistema non è adiabatico (poiché non è un sistema isolato termicamente) ma è isentropico. La maggior parte dei sistemi isentropici sono anche caratterizzati principalmente dalla mancanza di attrito.

Questa mancanza di attrito rende il processo reversibile e un processo adiabatico idealizzato.

Principali differenze tra adiabatico e isentropico

  1. Un processo adiabatico si verifica sempre in un sistema termicamente isolato, mentre un isentropico potrebbe non esserlo.
  2. La variazione netta di entropia può essere riscontrata in un processo adiabatico in cui sarebbe irreversibile. Un processo isentropico non può accogliere un cambiamento di entropia.
  3. Se un processo adiabatico è reversibile, è isentropico. Tuttavia, un isentropico non è sempre un processo adiabatico reversibile. Un processo che aderisce alle condizioni essenziali dell'entropia netta può anche essere isentropico.
  4. Per un processo adiabatico, l'equilibrio non deve essere una costante, mentre l'equilibrio è sempre una costante per un processo isentropico.
  5. In un processo adiabatico, l'energia interna netta è uguale al lavoro svolto. Tuttavia, questo non deve necessariamente essere il caso in un processo isentropico.
  6. Solo se il processo è reversibile e adiabatico possiamo considerarlo isoentropico. Esistono scenari reali, come nel caso di un compressore reale, in cui può essere assunto adiabatico ma subisce perdite dovute a cambiamenti nelle condizioni del sistema. A causa di queste perdite, la compressione diventa irreversibile. Quindi la compressione non è isoentropica.
Testimonianze
  1. https://sci-hub.se/https://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.197364
  2. http://www.asimow.com/reprints/PhilTrans_355_255.pdf
  3. http://www.mhtl.uwaterloo.ca/courses/me354/lectures/pdffiles/ch2.pdf
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Chi Autore

Piyush Yadav ha trascorso gli ultimi 25 anni lavorando come fisico nella comunità locale. È un fisico appassionato di rendere la scienza più accessibile ai nostri lettori. Ha conseguito una laurea in scienze naturali e un diploma post-laurea in scienze ambientali. Puoi leggere di più su di lui sul suo pagina bio.