Termodinamikas pamatprincipi iekapsulē enerģijas pārneses veidu starp divām entītijām. Ir vairāki procesi, caur kuriem notiek minētā enerģijas pārnešana, un šos dažādos procesus sauc par termodinamiskajiem procesiem.
Tos attēlo kā spiediena un tilpuma vai temperatūras un entropijas funkcijas. Adiabātiskais un izentropiskais ir divi šādi procesi.
Atslēgas
- Adiabātiskais process attiecas uz termodinamisko procesu, kurā siltums neietilpst sistēmā vai no tās neizplūst, savukārt izentropiskais process attiecas uz termodinamisku procesu bez entropijas izmaiņām.
- Adiabātiskais process var būt atgriezenisks vai neatgriezenisks, savukārt izentropiskais process vienmēr ir atgriezenisks.
- Adiabātiskajā procesā temperatūra var mainīties, kamēr iekšējā enerģija paliek nemainīga, savukārt izentropiskajā procesā gan temperatūra, gan iekšējā enerģija paliek nemainīga.
Adiabātiskais vs izentropiskais
Adiabātiskie procesi attiecas uz temperatūras un spiediena izmaiņām, kas notiek bez siltuma vai vielas apmaiņas. Izentropiskie procesi attiecas uz temperatūras un spiediena izmaiņām, kas notiek, nemainot entropiju. Adiabātiskie procesi var būt izentropiski, bet ne visi adiabātiskie procesi ir izentropiski.
Adiabātisks nozīmē, ka nav siltuma pārneses, ti, siltums netiek ne zaudēts, ne iegūts enerģijas pārnesē. Tāpēc tā veido siltumizolētu sistēmu. Tas atspoguļo ideālu enerģijas pārneses procesu.
Tā var būt atgriezeniska (ja kopējā iekšējā enerģija paliek nemainīga) vai neatgriezeniska (kopējā iekšējā enerģija tiek mainīta). Adiabātiskā procesā kopējais siltuma apmaiņas apjoms starp sistēmu un tās apkārtni ir nulle.
Rezultātā paveiktais darbs ir vienīgais mainīgais, kas ietekmē sistēmas iekšējās enerģijas izmaiņas.
Izentropisks apzīmē idealizētu adiabātisku procesu, kas ir atgriezenisks un nemainās entropijā. Gan izentropiskie procesi, gan adiabātiskie atgriezeniskie procesi ir politropu procesu veidi.
Politropiskie procesi ir tie, kas pakļaujas PVn = C.
Šajā gadījumā P apzīmē spiedienu, V apzīmē tilpumu, n ir politropiskais indekss un C ir konstante. Adiabātiskie procesi notiek stingri termiski izolētā sistēmā, savukārt izentropiskie procesi var nenotikt.
Salīdzināšanas tabula
| Salīdzināšanas parametri | Adiabātisks | Izentropisks |
|---|---|---|
| Būtiski nosacījumi | – Lieliski izolēta sistēma - Ātrs process, lai atvieglotu siltuma pārnesi | – Entropijai jāpaliek nemainīgai – Atgriezenisks |
| Ideālas gāzes attiecības | Atgriezenisks: PVn = Pastāvīga Neatgriezenisks: dU = -P(ext)dV (Iekšējās enerģijas, spiediena un tilpuma izmaiņu funkcija) | PVn vienmēr ir konstante |
| Kopējā iekšējā enerģija (U = Q + W) | Iekšējā enerģija ir vienāda ar paveikto darbu, jo sistēma ir termiski izolēta (Q = 0) | Iekšējā enerģija ir pielietotā ārējā siltuma un paveiktā darba summa. |
| Entropijas izmaiņas (ΔS) | atgriezeniska – Nav entropijas izmaiņu Neatgriezenisks – Entropijas izmaiņas tiek attēlotas kā sistēmas neto siltuma pārneses un temperatūras funkcija. | Entropija paliek nemainīga. |
| Iespējamie lietošanas gadījumi | Meteoroloģiskā parādība karstuma plīsums. | Turbīnas |
Kas ir adiabātisks?
Adiabātiskie procesi var būt divu veidu – adiabātiskā izplešanās un adiabātiskā saspiešana. Ideālas gāzes adiabātiskā izplešanās gadījumā sistēmā darbojas ideālā gāze, un tāpēc sistēmas temperatūra pazeminās.
Temperatūras krituma dēļ tā ir adiabātiska dzesēšana. Gluži pretēji, ideālas gāzes adiabātiskā saspiešanā darbs tiek veikts ar sistēmu, kas satur gāzi termiski izolētā vidē.
Tā rezultātā paaugstinās gāzes temperatūra. Tas izraisa tā saukto adiabātisko sildīšanu.
Līdz ar to šīs īpašības tiek izmantotas īpašos reālās dzīves lietojumos. Piemēram, izplešanās īpašības tiek izmantotas dzesēšanas torņos un kompresijas īpašības dīzelis dzinēji.
Kas ir izentropisks?
Kā norāda termins, izentropisks process ir tāds, kurā nav neto siltuma apmaiņas, un, vēl svarīgāk, sistēmas entropija ir nemainīga. Atgriezeniskajos adiabātiskajos procesos entropijas izmaiņas ir nulle.
Tāpēc visi atgriezeniskie adiabātiskie procesi ir arī izentropiski procesi. Tomēr šajā gadījumā ne vienmēr tiek domāts otrādi.
Pastāv izentropiski procesi, kas nav adiabātiski. Galvenais punkts, kas jāņem vērā izentropisko procesu gadījumā, ir tas, ka entropijas izmaiņas nenotiek.
Sistēma var būt pakļauta pozitīvai entropijai un vienādai un pretējai negatīvai entropijai. Šādā gadījumā entropijas neto izmaiņas paliek nulle, jo abas entropijas vērtības līdzsvaro viena otru.
Šāda sistēma nav adiabātiska (jo tā nav termiski izolēta sistēma), bet gan izentropiska. Lielākajai daļai izentropisko sistēmu arī galvenokārt raksturīga berzes trūkums.
Šis berzes trūkums padara procesu atgriezenisku un idealizētu adiabātisku procesu.
Galvenās atšķirības starp adiabātisko un izentropisko
- Adiabātisks process vienmēr notiek termiski izolētā sistēmā, turpretī izentropisks process var nenotikt.
- Neto entropijas izmaiņas var rasties adiabātiskā procesā, kurā tās būtu neatgriezeniskas. Izentropisks process nevar pielāgoties entropijas izmaiņām.
- Ja adiabātisks process ir atgriezenisks, tas ir izentropisks. Tomēr izentropisks process ne vienmēr ir atgriezenisks adiabātisks process. Process, kas atbilst būtiskiem neto entropijas nosacījumiem, var būt arī izentropisks.
- Adiabātiskajam procesam līdzsvaram nav jābūt konstantam, savukārt līdzsvaram vienmēr ir konstante izentropiskam procesam.
- Adiabātiskā procesā neto iekšējā enerģija ir vienāda ar paveikto darbu. Tomēr tam nav obligāti jābūt izentropiskā procesā.
- Tikai tad, ja process ir atgriezenisks un adiabātisks, mēs to varam uzskatīt par izentropisku. Pastāv reālās dzīves scenāriji, piemēram, faktiskā gadījumā kompresors, kur var pieņemt, ka tas ir adiabātisks, bet cieš zaudējumus sistēmas apstākļu izmaiņu dēļ. Šo zudumu dēļ saspiešana kļūst neatgriezeniska. Tādējādi saspiešana nav izentropiska.
- https://sci-hub.se/https://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.197364
- http://www.asimow.com/reprints/PhilTrans_355_255.pdf
- http://www.mhtl.uwaterloo.ca/courses/me354/lectures/pdffiles/ch2.pdf
Pēdējo reizi atjaunināts: 11. gada 2023. jūnijā
Esmu pielicis tik daudz pūļu, rakstot šo emuāra ierakstu, lai sniegtu jums vērtību. Tas man ļoti noderēs, ja apsverat iespēju to kopīgot sociālajos medijos vai ar draugiem/ģimeni. DALĪŠANĀS IR ♥️
Pijušs Jadavs pēdējos 25 gadus ir pavadījis, strādājot par fiziķi vietējā sabiedrībā. Viņš ir fiziķis, kurš aizrautīgi cenšas padarīt zinātni pieejamāku mūsu lasītājiem. Viņam ir bakalaura grāds dabaszinātnēs un pēcdiploma diploms vides zinātnē. Vairāk par viņu varat lasīt viņa vietnē bio lapa.
Detalizēts skaidrojums par to, kas ir izentropisks process, bija apgaismojošs. Īpaši interesanti bija berzes un atgriezeniskuma trūkums.
Diskusija par izentropisko procesu īpašībām radīja skaidrību par dažiem sarežģītiem termodinamiskajiem principiem.
Piekrītu, raksts paveica lielisku darbu, izceļot izentropisko procesu galvenās īpašības.
Adiabātiskās izplešanās un saspiešanas skaidrojums bija saprotams. Izpratne par to ietekmi uz temperatūras izmaiņām reālās dzīves lietojumos bija izglītojoša.
Protams, praktiskie piemēri patiešām palīdzēja jēdzienu vizualizācijā.
Man arī šķita aizraujoša diskusija par adiabātiskajiem procesiem reālās dzīves lietojumos. Tas atdzīvināja teorētiskās koncepcijas.
Šajā rakstā ir sniegts padziļināts adiabātisko un izentropisko procesu salīdzinājums, kas ļauj vieglāk izprast atšķirības. Labi uzrakstīts un informatīvs.
Piekrītu, detalizētais skaidrojums patiešām palīdzēja man labāk saprast jēdzienus.
Bija aizraujoši uzzināt par adiabātisko un izentropisko procesu pielietojumu reālajā dzīvē.
Es nekad agrāk nebiju domājis par praktiskajām sekām. Šis raksts atklāj to nozīmi dažādās lietojumprogrammās.
Piekrītu, izpratne par šo procesu praktisko pielietojumu padziļina teorētiskās zināšanas.
Raksta uzsvars uz būtiskiem nosacījumiem gan adiabātiskajiem, gan izentropiskajiem procesiem bija izšķirošs, lai izprastu atšķirības. Tā bija lieliska lasāmviela.
Pilnīgi piekrītu, detalizēts būtisko nosacījumu skaidrojums bija ļoti noderīgs.
Salīdzināšanas tabula patiešām palīdzēja izprast būtiskos nosacījumus un atšķirības starp adiabātiskajiem un izentropiskajiem procesiem.
Protams, tabula bija lielisks vizuālais līdzeklis, lai saprastu galvenos punktus.
Man šķita, ka parametru salīdzinājums ir ļoti saprotams. Rakstā skaidri un kodolīgi izklāstīti sarežģīti jēdzieni.
Es atklāju, ka adiabātisko un izentropisko procesu salīdzinājums ir diezgan visaptverošs. Tas ir lielisks resurss ikvienam, kas studē termodinamiku.
Protams, raksts aptvēra plašu aspektu klāstu un sniedza pamatīgu izpratni par šiem procesiem.
Sarežģītās detaļas un rūpīgs adiabātisko un izentropisko procesu salīdzinājums šajā rakstā ir uzlabojis manu izpratni par šiem termodinamiskajiem jēdzieniem.
Atšķirības starp atgriezeniskiem un neatgriezeniskiem adiabātiskajiem procesiem bija labi izskaidrotas. Lielisks ieskats šajās termodinamiskās koncepcijās.
Jā, rakstā šo procesu sadalījums ļāva daudz vieglāk saprast nianses.
Īpaši man patika diskusija par atgriezeniskiem un neatgriezeniskiem procesiem. Rakstā tika apskatīti arī daži izplatīti maldīgi priekšstati.
Diskusija par politropiskajiem procesiem un to saistību ar adiabātiskajiem un izentropiskajiem procesiem bija diezgan intriģējoša. Labi izpētīts raksts.
Koncentrēšanās uz politropiskajiem procesiem radīja diskusijā unikālu leņķi. Tas rakstu padarīja vēl saistošāku.
Īpaši interesanti man šķita arī politropiskie procesi. Tas pievienoja dziļumu adiabātisko un izentropisko procesu salīdzinājumam.