Munurinn á Adiabatic, Isothermal og Isobaric

Hvað er Adiabatic?

Adiabatic kerfi eða ferli er það þar sem engin nettóbreyting er á hitaorku. Adiabatic ferli tengjast fyrsta lögmálinu um varmafræði. Þessi lög segja að þegar varmaorka er sett í kerfi muni það annaðhvort breyta innri orku kerfisins eða það mun vinna. Þetta tengist lögum um varðveislu orku sem segir að efni og orka sé ekki hægt að búa til eða eyða. Í samhengi við varmafræði verður hitaorka í kerfi að gera eitthvað. Það mun annaðhvort breyta innri orku kerfisins, vinna verk eða sambland af hvoru tveggja. Það getur ekki bara horfið.

Í adiabatic kerfi mun þrýstingur, rúmmál og hitastig breytast á þann hátt að varmaorka helst stöðug. Adiabatic ferli sjást skýrast í lofttegundum. Hitastigi í gasi veldur því að hitastigið eykst eftir því sem þrýstingur á gasið eykst. Ef þrýstingur á gasið minnkar mun það valda því að hitastigið lækkar og veldur kælingu í lofti. Með adiabatic upphitun verður gas þjappað og þannig verður unnið að gasinu af umhverfinu. Ef adiabatic kæling verður, mun þetta hafa í för með sér að gasið þenst út og gasið mun vinna á umhverfið.

Dæmi þar sem adiabatic ferlar eru mikilvægir eru í samhengi við stimpla, svo sem stimpla í dísilvél. Þegar þrýstingur frá stimplinum eykst mun gasið dragast saman. Með þjöppun mun gasið stækka aftur og hreyfa stimplinn. Þessu er stjórnað með adiabatic ferlum.

Adiabatic ferlar eru mikilvægir í veðurfræði. Ef loftpakki hækkar mun þrýstingur á loftpakkann minnka og þetta mun valda því að lofthiti lækkar vegna loftkælingar. Á hinn bóginn, ef loftmassa er ýtt við jörðu, mun það valda því að þrýstingur á loftmassann eykst og hitar upp loftmassann. Vegna þess að loftþrýstingur minnkar með hæð, mun hitastigið lækka með hæð í andrúmsloftinu. Hraðinn sem hitastigið lækkar með vaxandi hæð er þekkt sem adiabatic lapse rate.

Hvað er Isothermal?

Samhitaferli er ferli þar sem hitastigið helst stöðugt þó þrýstingur og rúmmál breytist. Í hitafræði tengist þrýstingur, hitastig og rúmmál gaslög Boyle. Ef einum er haldið föstum breytist hin í hlutfalli við hvert annað. Ef hitastigi lofttegundar er haldið stöðugum, mun þrýstingur og rúmmál gas vera í öfugu hlutfalli.

Dæmi um jafnhita ferli er breyting á fasa. Þegar efni, svo sem vatn, nær bræðslumarki eða suðumarki, mun þrýstingur og hitastig haldast stöðugt þegar fasi, rúmmál og varmaorka breytast.

Jafnhitaferli eru grundvöllur varmavéla sem notaðar eru í raforkuverum, bílum, flugvélum, eldflaugum og öðrum vélum sem eru mikilvægar fyrir nútíma siðmenningu. Jafnhitaferli eru einnig mikilvæg í líffræði, jarðfræði, geimvísindum, plánetuvísindum og mörgum öðrum sviðum.

Hvað er Isobaric?

Í ísóbarískri aðferð er þrýstingur í kerfi stöðugur. Við ísóbarísk skilyrði eru rúmmál og hitastig í beinum tengslum. Ef hitastigið eykst, þá þarf hljóðstyrkurinn að aukast. Þetta má lýsa með því að setja blöðru í frysti. Þrýstingurinn bæði inni í blöðrunni og utan verður stöðugur en blöðruna byrjar að minnka að magni þegar hún kólnar.

Annað dæmi er veginn stimpli sem er fluttur með hituðu gasi í strokka. Þegar gasið er hitað hækkar hitastig gasins og gasið stækkar og ýtir á stimplinn. Ef stimplinn væri fastur og gæti ekki hreyft sig myndi þrýstingur í gasinu hækka í stað þess að gasið þenst út og kerfið væri ekki ísóbarískt.

Ísobarísk ferli eru mikilvæg við smíði hitavéla þar sem ákveðnar varmavélar treysta á ísóbarísk ferli til að umbreyta varmaorku í vélræna orku.

Líkindi milli adiabatic vs isothermal vs isobaric

Adiabatic, isothermal og isobaric ferli tengjast öll þrýstingi, hitastigi og rúmmáli. Þau eru líka öll vel sýnd með lofttegundum. Allar þrjár gerðir ferla eiga einnig mest við í lofthjúpi jarðar.

Mismunur á milli adiabatic vs isothermal vs isobaric

Þrátt fyrir að þessi ferli hafi líkt, þá hafa þeir einnig mikinn mun. Þar á meðal eru eftirfarandi.

  • Hitastig lofts mun lækka þegar gasið stækkar í adiabatic kerfi en hitastigið verður stöðugt þegar gasið þenst út í samhverfu kerfi og eykst eftir því sem gasið stækkar í samhverfu kerfi.
  • Í loftræstikerfi eða ísóhitakerfi er rúmmál lofttegundar öfugt í réttu hlutfalli við hitastig en það er í réttu hlutfalli við hitastig í samhverfu kerfi.
  • Þrýstingur lofttegundar er öfugt í réttu hlutfalli við rúmmál í jarðhitakerfi en breytist ekki í samhverfu kerfi og þrýstingur á gasi er í öfugu hlutfalli við rúmmál í blóðþurrðarkerfi.
  • Hiti breytist ekki í adiabatic kerfi en hann breytist í samhitakerfi eða ísóbarísku kerfi.

Adiabatic vs isothermal vs isobaric

Samantekt

Í adiabatic kerfi er engin nettóbreyting á hita. Þegar gas stækkar mun hitastigið lækka, sem leiðir til adiabatic kælingar. Ef gas er þjappað saman mun hitastigið aukast, sem leiðir til hitabólgu í hitastigi. Adiabatic ferlar eru mikilvægir í loftslagsvísindum. Í jafnhita ferli er hitastig stöðugt og þrýstingur og rúmmál eru öfugt tengd hvert öðru. Dæmi um jafnhita ferli er breyting á fasa. Við fasaskipti mun hitastig efnis ekki breytast þó hitinn og rúmmálið breytist. Í ísóbísk kerfi helst þrýstingur stöðugur og rúmmál mun aukast eða minnka með hitastigi. Ef gasmagn er sett í frysti, til dæmis, mun gasmagnið minnka í stærð þar sem þrýstingur er stöðugur meðan hitastigið lækkar.

Nýjustu færslur eftir Caleb Strom ( sjá allt )

Sjá meira um: ,