Nøgleforskellen mellem adiabatisk og isotermisk er, at adiabatisk betyder, at der ikke er nogen varmeudveksling mellem systemet og omgivelserne, mens isotermisk betyder, at der ikke er nogen temperaturændring.
Med henblik på kemi er universet opdelt i to dele. Den del, vi interesserer os for, kaldes et system, og resten kaldes det omgivende. Et system kan være en organisme, en reaktionsbeholder eller endda en enkelt celle. Systemerne er kendetegnet ved den slags interaktioner, de har, eller ved de typer af udvekslinger, der finder sted.
Systemer kan klassificeres i to som åbne systemer og lukkede systemer. Nogle gange kan sager og energi udveksles gennem systemgrænserne. Den udvekslede energi kan antage flere former såsom lysenergi, varmeenergi, lydenergi osv. Hvis energien i et system ændres på grund af en temperaturforskel, siger vi, at der har været en varmestrøm. Adiabatisk og polytropisk er to termodynamiske processer, som er relateret til varmeoverførsel i systemer.
Hvad er adiabatisk?
Adiabatisk ændring er en ændring, hvor ingen varme overføres til eller ud af systemet. Varmeoverførsel kan hovedsageligt stoppes på to måder. Den ene er ved at bruge en termisk isoleret grænse, så ingen varme kan komme ind eller ud. For eksempel er en reaktion udført i en Dewar-kolbe adiabatisk. Den anden type adiabatisk proces sker, når en proces foregår meget hurtigt; dermed er der ikke tid tilbage til at overføre varme ind og ud.
I termodynamik er adiabatiske ændringer vist med dQ=0. I disse tilfælde er der en sammenhæng mellem tryk og temperatur. Derfor undergår systemet ændringer på grund af tryk under adiabatiske forhold. Dette er, hvad der sker i skydannelse og storskala konvektionsstrømme. I højere højder er der lavere atmosfærisk tryk. Når luften opvarmes, har den en tendens til at gå op. Fordi det udvendige lufttryk er lavt, vil den stigende luftpakke forsøge at udvide sig. Ved udvidelsen virker luftmolekylerne, og det vil påvirke deres temperatur. Det er derfor, temperaturen falder, når den stiger op.
Figur 01: Adiabatisk proces
Ifølge termodynamik forbliver energien i pakken konstant, men den kan omdannes til at udføre ekspansionsarbejdet eller måske for at holde dens temperatur. Der er ingen varmeudveksling med ydersiden. Det samme fænomen kan også anvendes på luftkompression (f.f.eks.: et stempel). I den situation, når luftpakken komprimerer, stiger temperaturen. Disse processer kaldes adiabatisk opvarmning og afkøling.
Hvad er isotermisk
Isotermisk ændring er den, hvor systemet forbliver på en konstant temperatur. Derfor er dT=0. En proces kan være isotermisk, hvis den sker meget langsomt, og hvis processen er reversibel. For at ændringen sker meget langsomt, er der tid nok til at justere temperaturvariationerne. Desuden, hvis et system kan fungere som en køleplade, hvor det kan opretholde en konstant temperatur efter at have absorberet varme, er det et isotermisk system.
Figur 2: Isotermisk ændring
For et ideal under isotermiske forhold kan trykket gives ud fra følgende ligning.
P=nRT /V
Siden arbejde kan W=PdV følgende ligning udledes.
W=nRT ln (Vf/Vi)
Derfor sker ekspansions- eller kompressionsarbejdet ved konstant temperatur, mens systemets volumen ændres. Da der ikke er nogen indre energiændring i en isoterm proces (dU=0), bruges al den tilførte varme til at udføre arbejde. Dette er, hvad der sker i en varmemotor.
Hvad er forskellen mellem adiabatisk og isotermisk?
Adiabatisk betyder, at der ikke er nogen varmeudveksling mellem systemet og omgivelserne, derfor vil temperaturen stige, hvis det er en kompression, eller temperaturen vil falde i ekspansion. I modsætning hertil betyder isotermisk, at der ikke er nogen temperaturændring; således er temperaturen i et system konstant. Dette opnås ved at ændre varmen. I adiabatisk dQ=0, men dT≠0. Men i isotermiske ændringer er dT=0 og dQ ≠0. Så dette er den vigtigste forskel mellem adiabatisk og isotermisk. Desuden sker de adiabatiske ændringer hurtigt, hvorimod de isotermiske ændringer finder sted meget langsomt.
Nedenstående infografik opsummerer forskellene mellem adiabatisk og isotermisk.
Opsummering – Adiabatisk vs isotermisk
Nøgleforskellen mellem adiabatisk og isotermisk er, at adiabatisk betyder, at der ikke er nogen varmeudveksling mellem systemet og omgivelserne, mens isotermisk betyder, at der ikke er nogen temperaturændring.
Billede høflighed:
1. "Adiabatic" (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Isotermisk proces" Af Netheril96 - Eget arbejde (CC0) via Commons Wikimedia
