断熱と等温: 違いと比較

あまり一般的な用語ではありませんが、熱力学はクラスの全員が勉強しています。 エネルギー保存と仕事をするためのエネルギーを扱うさまざまなプロセスは、私たちになじみのあるものになっています。

実生活での重要性は認識されていませんが、多くの種類の研究に役立ちます.

 このような XNUMX つの熱力学的プロセスは、 断熱的 と等温であり、互いに非常に異なる特性を持っています。

主要な取り組み

1. 断熱プロセスでは、周囲との熱交換が行われないため、温度変化が生じます。
2. 等温プロセスは一定温度で発生し、平衡を維持するために環境との熱交換が必要です。
3. 断熱プロセスは急速な膨張または圧縮に関連しますが、等温プロセスはより遅い制御されたシステムで一般的です。

断熱対等温

断熱プロセスは、システムとその周囲の間で熱の伝達なしに発生する熱力学的プロセスです。 等温プロセスは、一定の温度で発生する熱力学的プロセスであり、この温度を維持するためにシステムとの間で熱が伝達されます。

等カロリー プロセスとも呼ばれる熱力学的プロセスである断熱プロセスでは、システム内に熱が浸透しません。 これは、システムの変動による圧力の低下と温度の変動につながります。

また、ガスは膨張するときに冷却する傾向があります。 等温プロセスとは逆です。

温度が一定に保たれ、代わりに熱伝達が行われる熱力学的プロセスは、等温プロセスとして知られています。 体積の比較では圧力が高くなりますが、このようなタイプのプロセスでは変換速度が非常に遅くなります。

温度を維持するために、周囲から熱が放出または追加されます。

比較表

比較のパラメータ	断熱的	等温
定義	熱力学的プロセスは、システムとその周囲の間で発生し、熱伝達はゼロです。	温度が一定に保たれる熱力学的プロセス。
温度	プロセスの変化により、温度が変化します。	温度はプロセス全体を通して一定に保たれます。
熱伝達	このようなプロセスでは熱伝達はありません。	そのようなプロセスでは熱の伝達があります。
自然	このようなプロセスでは、変換が高速で行われます。	このようなプロセスでは、変換はゆっくりと行われます。
圧力	体積と比較して、圧力は低くなります。	容積と比較して、圧力はより多くなります。

断熱とは何ですか？

熱力学の第一法則に関連して、断熱プロセスには正味の熱伝達がなく、熱の最終的な変化もありません。 このプロセスでは、温度が変化し、体積に比べて圧力が低くなり、熱エネルギーが一定になるように再形成されます。

気体で最も明確に見られる断熱過程は、エネルギーが生成も破壊もされないというエネルギー保存の法則に関連しています。 したがって、これにより、システムに存在する熱エネルギーが仕事をするか、システムの内部エネルギーを変動させます。 合併 両方の。

熱は消えません。

断熱過程方程式:

PVγ = 定数

P はシステムの圧力、V はシステムの体積、γ は断熱指数で、次の比として定義されます。 熱容量 一定の圧力 Cp で、一定の体積 Cv での熱容量。

断熱プロセスの例を次に示します。 

• アイスボックスに氷を入れると、熱は出たり入ったりしません。
• ノズル、コンプレッサー、タービンなどの装置は、断熱効率で適用されます。
• 垂直面で振動する振り子は、そのような一般的な断熱プロセスの例の XNUMX つです。

等温とは何ですか？

システムの温度が変化せず、体積と圧力が変化しても一定のままである熱力学的プロセス。 変換速度が遅く、熱を変化させてシステム内の温度を一定に保つことができます。

このプロセスは、発電所、熱機関、およびそのような多くの現代の機械を動かすためのベースとして機能します。 それとは別に、宇宙科学、地質学、生物学、惑星科学など、多くの分野でその重要性があります。

等温プロセスの例は次のとおりです。

• 私たちが日常生活で使用している例の XNUMX つは、周囲でさまざまな変化が起こるのではなく、内部の温度を一定に保ち、等温で動作する冷蔵庫です。
• 他の例としては、恒温で動作するキャロット エンジン、ヒート ポンプなどがあります。

断熱と等温の主な違い

1. 断熱プロセスでは、熱の移動は発生しませんが、等温プロセスでは、熱移動の場合に発生する変化があります。
2. 断熱過程では、温度は一定に保たれずに変化しますが、等温過程では逆であり、温度は一定に保たれます。
3. 断熱プロセスでは、温度を維持するために熱を加えたり放出したりする問題はありませんが、等温プロセスでは、一定の温度を維持するために熱を加えたり放出したりできます。
4. 断熱過程では変態速度が速く、等温過程では変態速度が遅い。
5. 断熱プロセスでは、圧力は体積よりも小さくなりますが、等温プロセスでは、圧力は体積より大きくなります。
6. 断熱過程では、システムの内部エネルギーが変化しますが、等温過程では変化しません。
7. 断熱プロセスでは、システムが熱的に分離されていないため、開放システムと閉鎖システムの両方を使用できます。 等温プロセスでは、システムは熱的に隔離されているため、閉じたシステムが必要です。

参考文献

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301462209001343
2. https://www.sae.org/publications/technical-papers/content/972649/https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319907006544

最終更新日 : 11 年 2023 月 XNUMX 日