Nøgleforskellen mellem adiabatiske og isentropiske processer er, at adiabatiske processer enten kan være reversible eller irreversible, mens en isentropisk proces er en reversibel proces.
I kemi opdeler vi universet i to dele. Den del, vi interesserer os for, er et system, og resten er omgivelserne. Et system kan være en organisme, en reaktionsbeholder eller endda en enkelt celle. Vi kan skelne systemerne ved den slags interaktioner, de har, eller ved de typer af udvekslinger, der finder sted. Nogle gange udveksles stof og energi gennem systemgrænserne. Den udvekslede energi kan antage flere former såsom lysenergi, varmeenergi, lydenergi mv. Hvis energien i et system ændres på grund af en temperaturforskel, siger vi, at der har været en varmestrøm. Nogle processer involverer dog temperaturvariationer, men ingen varmestrøm; disse er kendt som adiabatiske processer. En isentropisk proces er en type adiabatisk proces.
Hvad er adiabatiske processer?
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, der opstår i en Dewar-kolbe, adiabatisk. Den anden metode en adiabatisk proces kan finde sted, er når en proces foregår meget hurtigt; dermed er der ikke tid tilbage til at overføre varme ind og ud.
I termodynamik viser vi de adiabatiske ændringer ved dQ=0. I disse tilfælde er der en sammenhæng mellem trykket og temperaturen. 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 varmes op, 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 i en graf
Ifølge termodynamikken forbliver energien i pakken konstant, men den kan omdannes til at udføre ekspansionsarbejdet eller for at opretholde dens temperatur. Der er ingen varmeudveksling med ydersiden. Det samme fænomen gælder også for luftkompression (f.eks. et stempel). I den situation, når luftpakken komprimeres, stiger temperaturen. Disse processer kaldes adiabatisk opvarmning og afkøling.
Hvad er isentropiske processer?
Spontane processer øger universets entropi. Når dette sker, kan enten systementropi eller den omgivende entropi stige. En isentropisk proces sker, når systementropien forbliver konstant.
Figur 02: En isentropisk proces
En reversibel adiabatisk proces er et eksempel på en isentropisk proces. Desuden er de konstante parametre i en isentropisk proces entropi, ligevægt og varmeenergi.
Hvad er forskellen mellem adiabatiske og isentropiske processer?
En adiabatisk proces er en proces, hvor ingen varmeoverførsel finder sted, mens en isentropisk proces er en idealiseret termodynamisk proces, der både er adiabatisk og reversibel. Derfor er den vigtigste forskel mellem adiabatiske og isentropiske processer, at adiabatiske processer enten kan være reversible eller irreversible, mens isentropiske processer er reversible. Endvidere forekommer en adiabatisk proces uden nogen varmeoverførsel mellem systemet og omgivelserne, mens en isentropisk proces forekommer uden irreversibilitet og ingen varmeoverførsel.
Oversigt – adiabatiske vs isentropiske processer
En adiabatisk proces er en proces, hvor der ikke finder varmeoverførsel sted. En isentropisk proces er en idealiseret termodynamisk proces, der er både adiabatisk og reversibel. Derfor er den vigtigste forskel mellem adiabatiske og isentropiske processer, at adiabatiske processer enten kan være reversible eller irreversible, mens isentropiske processer er reversible.
