Nøgleforskellen mellem adiabatiske og polytrope processer er, at der i adiabatiske processer ikke forekommer varmeoverførsel, mens der i polytrope processer sker varmeoverførsel.
I kemi opdeler vi universet i to dele. Den del, vi skal studere, er "et system", og resten er "det omgivende". Et system kan være en organisme, en reaktionsbeholder eller endda en enkelt celle. Vi kan skelne systemer fra hinanden ved den slags interaktioner, de har, eller ved de typer af udvekslinger, der finder sted. Vi kan klassificere systemer i to grupper som åbne og lukkede systemer. Nogle gange kan sager og energi gå 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, der vedrører varmeoverførsel i systemer.
Hvad er adiabatisk?
Adiabatisk ændring er den, hvor ingen varme overføres til eller ud af systemet. Denne varmeoverførselsbegrænsning opstår hovedsageligt på to måder. Den ene er ved at bruge en termisk isoleret grænse, så ingen varme kan komme ind eller eksistere. For eksempel er en reaktion, som vi udfører i en Dewar-kolbe, adiabatisk. For det andet sker der en adiabatisk proces, når en proces foregår meget hurtigt; dermed er der ikke tid tilbage til at overføre varme ind og ud.
I termodynamik kan vi vise adiabatiske ændringer som dQ=0, hvor Q er varmeenergi. I disse tilfælde er der en sammenhæng mellem tryk og temperatur. Derfor ændres systemet på grund af tryk under adiabatiske forhold.
Tænk for eksempel på, hvad der sker i skydannelse og storstilede 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. Når de udvider sig, virker luftmolekylerne, og det vil ændre deres temperatur. Det er derfor, temperaturen falder, når den stiger.
Figur 01: Skydannelse er et eksempel på adiabatisk proces
Ifølge termodynamikken forbliver energien i luftpakken konstant, men den kan omdannes til forskellige energiformer (for at udføre ekspansionsarbejdet eller måske for at holde dens temperatur). Der er dog ingen varmeudveksling med ydersiden. Vi kan også anvende det samme fænomen til luftkompression (f.et stempel). I den situation, når luftpakken komprimerer, stiger temperaturen. Disse processer kaldes adiabatisk opvarmning og afkøling.
Hvad er polytropisk?
Polytropisk proces forekommer med en varmeoverførsel. Varmeoverførslen sker dog reversibelt i denne proces.
Figur 02: At blæse en ballon i den varme sol er et eksempel på polytropisk proces
Når en gas gennemgår denne type varmeoverførsel, gælder følgende ligning for en polytrop proces.
PVn=konstant
Hvor P er trykket, V er volumenet, og n er en konstant. For at holde PV konstant i den polytropiske gasekspansions-/kompressionsproces finder både varme- og arbejdsudveksling sted mellem systemet og omgivelserne. Derfor er polytropisk proces en ikke-adiabatisk proces.
Hvad er forskellen mellem adiabatisk og polytropisk?
Adiabatisk ændring er den, hvor ingen varme overføres til eller ud af systemet, mens den polytrope proces sker med en varmeoverførsel. Derfor er den vigtigste forskel mellem adiabatiske og polytropiske processer, at der i adiabatiske processer ikke forekommer varmeoverførsel, mens der i polytropiske processer forekommer varmeoverførsel. Desuden er ligningen dQ=0 sand for den adiabatiske proces, mens ligningen PVn=konstant er sand for den polytrope proces.
Opsummering – Adiabatisk vs polytropisk
Adiabatisk og polytropisk proces er to vigtige termodynamiske processer. Den vigtigste forskel mellem adiabatiske og polytrope processer er, at der i adiabatiske processer ikke forekommer varmeoverførsel, mens der i polytropiske processer sker varmeoverførsel.
