กระบวนการไอโซเทอร์มัลกับอะเดียแบติก: ความแตกต่างและการเปรียบเทียบ

ประเด็นที่สำคัญ

1. กระบวนการไอโซเทอร์มอลเป็นกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ซึ่งอุณหภูมิของระบบคงที่
2. กระบวนการอะเดียแบติกเป็นกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ที่ไม่มีการถ่ายโอนความร้อนเข้าหรือออกจากระบบ
3. กระบวนการไอโซเทอร์มอลมีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับการใช้งานบางอย่าง เช่น การแลกเปลี่ยนความร้อน เนื่องจากกระบวนการเหล่านี้จะรักษาอุณหภูมิให้คงที่ ในทางตรงกันข้าม เครื่องยนต์และคอมเพรสเซอร์ใช้กระบวนการอะเดียแบติกเพื่อเพิ่มผลผลิตสูงสุด

กระบวนการไอโซเทอร์มอลคืออะไร?

กระบวนการไอโซเทอร์มอลเป็นกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ซึ่งอุณหภูมิของระบบคงที่ ซึ่งหมายความว่าพลังงานภายในของระบบยังคงที่ และความร้อนใดๆ ที่เพิ่มหรือเอาออกจากระบบจะได้รับความสมดุลอย่างสมบูรณ์แบบจากงานที่ทำโดยหรือบนระบบ

คุณลักษณะที่สำคัญของกระบวนการไอโซเทอร์มอลก็คือ เมื่อปริมาตรของก๊าซเพิ่มขึ้น ความดันจะลดลง และในทางกลับกัน ในทางตรงกันข้าม ผลคูณของปริมาตรและความดันยังคงที่

ในระหว่างกระบวนการไอโซเทอร์มอล กฎของก๊าซในอุดมคติจะถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายพฤติกรรมของก๊าซ การประยุกต์ใช้กระบวนการไอโซเทอร์มอลในทางปฏิบัติประการหนึ่งคือการสั่งงานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน กระบวนการนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าอุณหภูมิจะคงที่ ช่วยให้ถ่ายเทความร้อนระหว่างของเหลวทั้งสองได้อย่างมีประสิทธิภาพ

กระบวนการอะเดียแบติกคืออะไร?

กระบวนการอะเดียแบติกเป็นกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ที่ไม่มีการถ่ายโอนความร้อนเข้าหรือออกจากระบบ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ระบบถูกแยกความร้อนออกจากสภาพแวดล้อม ในระหว่างกระบวนการอะเดียแบติก การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของระบบมีสาเหตุมาจากงานที่ทำเสร็จแล้วหรือโดยระบบเท่านั้น

ลักษณะสำคัญของกระบวนการอะเดียแบติกคือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความดันอย่างรวดเร็ว เมื่อก๊าซถูกบีบอัดแบบอะเดียแบติก อุณหภูมิและความดันจะเพิ่มขึ้น

กระบวนการอะเดียแบติกมักพบในการใช้งานทางวิศวกรรมต่างๆ รวมถึงการบีบอัดก๊าซในเครื่องยนต์และคอมเพรสเซอร์ ตัวอย่างเช่น ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน จังหวะการอัดเป็นแบบอะเดียแบติก ส่งผลให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและเพิ่มประสิทธิภาพ

ความแตกต่างระหว่างกระบวนการไอโซเทอร์มอลและอะเดียแบติก

1. ในกระบวนการไอโซเทอร์มอล อุณหภูมิจะคงที่ และความร้อนจะถูกเพิ่มหรือเอาออกเพื่อรักษาความดันอย่างต่อเนื่อง ในทางตรงกันข้าม ไม่มีการถ่ายเทความร้อนในกระบวนการอะเดียแบติก ส่งผลให้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว
2. ในกระบวนการไอโซเทอร์มอล งานจะดำเนินการระหว่างการขยายตัวหรือการบีบอัดของแก๊ส แต่พลังงานภายในทั้งหมดของก๊าซยังคงที่ ในทางตรงกันข้าม งานเสร็จสิ้นในกระบวนการอะเดียแบติกและพลังงานภายในของก๊าซเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
3. กระบวนการไอโซเทอร์มอลมีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับการใช้งานบางอย่าง เช่น การแลกเปลี่ยนความร้อน เนื่องจากกระบวนการเหล่านี้จะรักษาอุณหภูมิให้คงที่ ในทางตรงกันข้าม เครื่องยนต์และคอมเพรสเซอร์ใช้กระบวนการอะเดียแบติกเพื่อเพิ่มผลผลิตสูงสุด
4. กระบวนการไอโซเทอร์มอลใช้ในระบบทำความเย็น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และระบบปรับอากาศ ซึ่งการควบคุมอุณหภูมิเป็นสิ่งสำคัญ ในทางตรงกันข้าม กระบวนการอะเดียแบติกถูกนำมาใช้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน เครื่องอัดอากาศ และอุตุนิยมวิทยา เพื่ออธิบายพฤติกรรมการเพิ่มขึ้นของมวลอากาศและการจมในชั้นบรรยากาศ
5. กระบวนการไอโซเทอร์มอลสามารถย้อนกลับได้มากกว่าเนื่องจากเกิดขึ้นช้าๆ และรักษาความดันให้คงที่ ในขณะที่กระบวนการอะเดียแบติกสามารถย้อนกลับได้น้อยกว่าเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว

การเปรียบเทียบระหว่างกระบวนการไอโซเทอร์มอลและอะเดียแบติก

พารามิเตอร์	กระบวนการไอโซเทอร์มอล	กระบวนการอะเดียแบติก
อุณหภูมิ	คงความคงที่เมื่อมีการเพิ่มหรือกำจัดความร้อน	อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากไม่มีการถ่ายเทความร้อน
ทำงานเสร็จแล้ว	ในระหว่างการขยายตัวหรืออัดก๊าซ	พลังงานภายในของก๊าซเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
อย่างมีประสิทธิภาพ	สำหรับการใช้งานบางอย่าง เช่น การแลกเปลี่ยนความร้อน	ใช้ในเครื่องยนต์และคอมเพรสเซอร์เพื่อเพิ่มผลผลิตสูงสุด
ใช้กรณี	ใช้ในเครื่องทำความเย็น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และเครื่องปรับอากาศ	ทำงานในเครื่องยนต์สันดาปภายใน คอมเพรสเซอร์ และอุตุนิยมวิทยา
ย้อนกลับได้	สามารถพลิกกลับได้มากขึ้นเมื่อรักษาแรงดันให้คงที่	กลับด้านได้น้อยลงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

อ้างอิง

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

อัพเดตล่าสุด : 27 กุมภาพันธ์ 2024