Przemiana adiabatyczna

Przemiana adiabatyczna

Przemiana adiabatyczna to proces termodynamiczny, w którym nie zachodzi wymiana ciepła z otoczeniem, a cała energia jest dostarczana lub odbierana jako praca. Takie idealizacje są możliwe dzięki zastosowaniu osłon adiabatycznych lub gdy proces przebiega na tyle szybko, że wymiana ciepła nie zdąży nastąpić. Krzywa opisująca ten proces na wykresach to adiabata.

Przemiana adiabatyczna gazu doskonałego

Podczas przemiany adiabatycznej zmieniają się parametry gazu, takie jak ciśnienie, objętość, temperatura i energia wewnętrzna. W sprężaniu temperatura gazu wzrasta, a podczas rozprężania maleje. Przebieg przemiany opisuje prawo Poissona:

• $p\; V^\backslash kappa\; =\; \backslash operatorname\{const\}$

gdzie $p$ to ciśnienie, $V$ to objętość, a $\backslash kappa$ to wykładnik adiabatyczny, zależny od rodzaju gazu. Dla powietrza $\backslash kappa\; =\; 1,4$.

Adiabata odwracalna i nieodwracalna

Przemiana adiabatyczna odwracalna dotyczy gazu idealnego, gdzie nie występują siły tarcia. W rzeczywistości gaz jest lepkim, co oznacza, że sprężanie i rozprężanie wymaga więcej pracy z powodu tarcia wewnętrznego. W przypadku gazu lepkiego podczas przemiany adiabatycznej entropia rośnie.

Przemiana adiabatyczna a fala akustyczna

Fale akustyczne w powietrzu również przebiegają adiabatycznie, co pozwala na określenie prędkości dźwięku w funkcji temperatury:

• $v\_D=\backslash sqrt\backslash frac\{\backslash kappa\; kT\}\{m\}$

W technice

W wielu maszynach energetycznych, podczas szybkiej zmiany ciśnienia, procesy można traktować jako adiabatyczne z minimalnym błędem. Sprężanie adiabatyczne odbywa się w cylindrze z tłokiem, a jego wzrost temperatury jest wykorzystywany w silnikach tłokowych wysokoprężnych.

Rozprężanie

Podczas rozprężania adiabatycznego temperatura i entalpia maleją. Jest to kluczowe w turbinach cieplnych, gdzie rozprężanie czynnika obiegowego jest procesem adiabatycznym, przekształcającym entalpię na energię kinetyczną.

W atmosferze

W atmosferze przemiany adiabatyczne zachodzą podczas wznoszenia i opadania mas powietrza, co prowadzi do ochładzania lub ogrzewania powietrza. Zjawiska te mają wpływ na lokalne warunki pogodowe, takie jak gradient temperatury i opady deszczu.