Изотермический и адиабатический процесс: разница и сравнение

Основные выводы

1. Изотермический процесс – это термодинамический процесс, при котором температура системы остается постоянной.
2. Адиабатический процесс — это термодинамический процесс, при котором тепло не передается в систему или из нее.
3. Изотермические процессы более эффективны для некоторых применений, таких как теплообмен, поскольку они поддерживают постоянную температуру. Напротив, двигатели и компрессоры используют адиабатический процесс для максимизации производительности.

Что такое изотермический процесс?

Изотермический процесс – это термодинамический процесс, при котором температура системы остается постоянной. Это означает, что внутренняя энергия системы остается постоянной, и любое тепло, добавляемое или удаляемое из системы, идеально уравновешивается работой, совершаемой системой или над ней.

Критической характеристикой изотермического процесса является то, что с увеличением объема газа давление уменьшается, и наоборот. Напротив, произведение объема и давления остается постоянным.

Во время изотермического процесса закон идеального газа используется для описания поведения газа. Одним из практических применений изотермического процесса является работа теплообменника. Этот процесс обеспечивает постоянство температуры, что обеспечивает эффективный теплообмен между двумя жидкостями.

Что такое адиабатический процесс?

Адиабатический процесс — это термодинамический процесс, при котором тепло не передается в систему или из нее. Другими словами, система термически изолирована от окружающей среды. Во время адиабатического процесса изменение внутренней энергии системы происходит исключительно за счет проделанной системой работы.

Существенной характеристикой адиабатического процесса является быстрое изменение температуры и давления. При адиабатическом сжатии газа его температура и давление увеличиваются.

Адиабатические процессы часто встречаются в различных технических приложениях, в том числе при сжатии газов в двигателях и компрессорах. Например, в двигателях внутреннего сгорания такт сжатия является адиабатическим, что приводит к быстрому повышению температуры и повышению эффективности.

Разница между изотермическим и адиабатическим процессом

1. В изотермическом процессе температура остается постоянной, а тепло добавляется или отводится для поддержания постоянного давления. Напротив, при адиабатическом процессе теплообмен отсутствует, что приводит к быстрым изменениям температуры.
2. В изотермическом процессе работа совершается при расширении или сжатии газа, но полная внутренняя энергия газа остается постоянной. Напротив, работа совершается в адиабатическом процессе, и внутренняя энергия газа изменяется из-за изменений температуры.
3. Изотермические процессы более эффективны для некоторых применений, таких как теплообмен, поскольку они поддерживают постоянную температуру. Напротив, двигатели и компрессоры используют адиабатический процесс для максимизации производительности.
4. Изотермические процессы используются в холодильных установках, теплообменниках и системах кондиционирования воздуха, где контроль температуры имеет решающее значение. Напротив, адиабатические процессы используются в двигателях внутреннего сгорания, компрессорах и метеорологии для объяснения поведения поднимающихся и опускающихся воздушных масс в атмосфере.
5. Изотермические процессы более обратимы, поскольку протекают медленно и поддерживают постоянное давление, тогда как адиабатические процессы могут быть менее обратимыми из-за быстрого изменения температуры.

Сравнение изотермических и адиабатических процессов

параметры	Изотермический процесс	Адиабатический процесс
Температура	Остается постоянным при добавлении или удалении тепла	Быстрые изменения температуры из-за отсутствия теплопередачи.
Работа сделана	При расширении или сжатии газа	Внутренняя энергия газа изменяется из-за изменения температуры.
Эффективность	Для некоторых применений, таких как теплообмен	Используется в двигателях и компрессорах для максимизации производительности работы.
Случаи использования	Используется в холодильном оборудовании, теплообменниках и системах кондиционирования воздуха.	Работает в двигателях внутреннего сгорания, компрессорах и метеорологии.
обратимость	Они более обратимы, поскольку поддерживают постоянное давление.	Менее обратимо из-за изменений температуры.

Рекомендации

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