Os princípios básicos da termodinâmica encapsulam o modo de transferência de energia entre duas entidades. Existem vários processos pelos quais ocorre a referida transferência de energia, e esses vários processos são chamados de processos termodinâmicos.
Eles são representados como funções de pressão e volume ou temperatura e entropia. Adiabático e isentrópico são dois desses processos.
Principais lições
- O processo adiabático refere-se a um processo termodinâmico em que nenhum calor entra ou sai do sistema, enquanto o processo isentrópico se refere a um processo termodinâmico sem alteração de entropia.
- O processo adiabático pode ser reversível ou irreversível, enquanto o processo isentrópico é sempre reversível.
- No processo adiabático, a temperatura pode variar enquanto a energia interna permanece constante, enquanto no processo isentrópico, tanto a temperatura quanto a energia interna permanecem constantes.
Adiabático x Isentrópico
Os processos adiabáticos referem-se a mudanças de temperatura e pressão que ocorrem sem troca de calor ou matéria. Processos isentrópicos referem-se a mudanças na temperatura e pressão que ocorrem sem mudança na entropia. Os processos adiabáticos podem ser isentrópicos, mas nem todos os processos adiabáticos são isentrópicos.
Adiabático significa que não há transferência de calor, ou seja, o calor não é perdido nem ganho na transferência de energia. Portanto, constitui um sistema termicamente isolado. Representa um processo ideal de transferência de energia.
Pode ser reversível (onde a energia interna total permanece inalterada) ou irreversível (a energia interna total é alterada). Em um processo adiabático, o calor total trocado entre o sistema e sua vizinhança é zero.
Como resultado, o trabalho realizado é a única variável que influencia a mudança na energia interna do sistema.
Isentrópico significa um processo adiabático idealizado que é reversível e não sofre variação de entropia. Ambos os processos isentrópicos e processos reversíveis adiabáticos são tipos de processos politrópicos.
Processos politrópicos são aqueles que obedecem ao PVn = C.
Neste caso, P representa a pressão, V representa o volume, n é o índice politrópico e C é uma constante. Os processos adiabáticos ocorrem em um sistema estritamente isolado termicamente, enquanto os processos isentrópicos podem não ocorrer.
Tabela de comparação
| Parâmetros de comparação | Adiabático | Isentrópico |
|---|---|---|
| Condições Essenciais | – Sistema perfeitamente isolado – Processo rápido para facilitar a transferência de calor | – A entropia deve permanecer constante - reversível |
| Relação de Gás Ideal | Reversível: PVn = Constante Irreversível: dU = -P(ramal)dV (Função de mudança na energia interna, pressão e volume) | PVn é sempre uma constante |
| Energia Interna Total (você = Q + W) | A energia interna é igual ao trabalho realizado, pois o sistema é isolado termicamente (Q = 0) | A energia interna é igual à soma do calor externo aplicado e do trabalho realizado. |
| Mudança de Entropia (ΔS) | Reversível – Nenhuma alteração na entropia Irreversível – A mudança na entropia é representada como uma função da transferência líquida de calor e da temperatura do sistema. | A entropia permanece inalterada. |
| Possíveis casos de uso | O fenômeno meteorológico da explosão de calor. | Turbinas |
O que é Adiabático?
Os processos adiabáticos podem ser de dois tipos - expansão adiabática e compressão adiabática. Na expansão adiabática de um gás ideal, o gás ideal dentro do sistema funciona e, portanto, a temperatura do sistema cai.
Devido à queda na temperatura, isso constitui resfriamento adiabático. Pelo contrário, na compressão adiabática de um gás ideal, o trabalho é realizado no sistema que compreende o gás em um ambiente termicamente isolado.
Como resultado, a temperatura do gás aumenta. Isso dá origem ao que é chamado de aquecimento adiabático.
Consequentemente, essas propriedades são usadas em aplicações específicas da vida real. Por exemplo, propriedades de expansão são empregadas em torres de resfriamento e propriedades de compressão em diesel motores.
O que é isentrópico?
Como o termo sugere, um processo isentrópico é aquele em que não há troca líquida de calor e, mais importante, a entropia do sistema é constante. Em processos adiabáticos reversíveis, a variação de entropia é zero.
Portanto, todos os processos adiabáticos reversíveis também constituem processos isentrópicos. No entanto, o vice-versa nem sempre está implícito neste caso.
Existem processos isentrópicos que não são adiabáticos. O ponto central a ser observado no caso de processos isentrópicos é que a mudança na entropia não ocorre.
O sistema pode estar sujeito a entropia positiva e entropia negativa igual e oposta. Nesse caso, a mudança líquida na entropia permanece zero, pois os dois valores de entropia se equilibram.
Tal sistema não é adiabático (já que não é um sistema termicamente isolado), mas é isentrópico. A maioria dos sistemas isentrópicos também é caracterizada principalmente pela falta de atrito.
Essa falta de atrito torna o processo reversível e um processo adiabático idealizado.
Principais diferenças entre adiabático e isentrópico
- Um processo adiabático sempre ocorre em um sistema termicamente isolado, enquanto um isentrópico pode não ocorrer.
- A mudança líquida na entropia pode ser encontrada em um processo adiabático em que seria irreversível. Um processo isentrópico não pode acomodar uma mudança na entropia.
- Se um processo adiabático é reversível, ele é isentrópico. No entanto, um isentrópico nem sempre é um processo adiabático reversível. Um processo que adere às condições essenciais de entropia líquida também pode ser isentrópico.
- Para um processo adiabático, o equilíbrio não precisa ser uma constante, enquanto o equilíbrio é sempre uma constante para um processo isentrópico.
- Em um processo adiabático, a energia interna líquida é igual ao trabalho realizado. No entanto, isso não precisa necessariamente ser o caso em um processo isentrópico.
- Somente se o processo for reversível e adiabático podemos considerá-lo isentrópico. Existem cenários da vida real, como no caso de um compressor, onde pode ser assumido como adiabático, mas sofre perdas devido a mudanças nas condições do sistema. Devido a essas perdas, a compressão torna-se irreversível. Assim, a compressão não é isentrópica.
- 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
Última atualização: 11 de junho de 2023
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Piyush Yadav passou os últimos 25 anos trabalhando como físico na comunidade local. Ele é um físico apaixonado por tornar a ciência mais acessível aos nossos leitores. Ele é bacharel em Ciências Naturais e pós-graduado em Ciências Ambientais. Você pode ler mais sobre ele em seu página bio.
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