ההבדל העיקרי בין אדיאבטי לאיזותרמי הוא שאדיאבטי פירושו שאין חילופי חום בין המערכת לסביבה בעוד איזותרמי פירושו שאין שינוי טמפרטורה.
לצורך הכימיה, היקום מחולק לשני חלקים. החלק שאנו מעוניינים בו נקרא מערכת, והשאר נקרא הסובב. מערכת יכולה להיות אורגניזם, כלי תגובה או אפילו תא בודד. המערכות נבדלות על ידי סוג האינטראקציות שיש להן או על ידי סוגי ההחלפות המתרחשות.
ניתן לסווג מערכות לשניים כמערכות פתוחות ומערכות סגורות.לפעמים ניתן להחליף עניינים ואנרגיה דרך גבולות המערכת. האנרגיה המוחלפת יכולה ללבוש מספר צורות כמו אנרגיית אור, אנרגיית חום, אנרגיית קול וכו'. אם האנרגיה של מערכת משתנה בגלל הפרש טמפרטורה, אנו אומרים שהייתה זרימת חום. אדיאבטי ופוליטרופי הם שני תהליכים תרמודינמיים, הקשורים להעברת חום במערכות.
מה זה אדיאבטי?
שינוי אדיאבטי הוא שינוי שבו לא מועבר חום למערכת או החוצה ממנה. ניתן להפסיק את העברת החום בעיקר בשתי דרכים. האחת היא באמצעות גבול מבודד תרמי כך ששום חום לא יכול להיכנס או לצאת. לדוגמה, תגובה המתבצעת בבקבוק Dewar היא אדיאבטית. הסוג השני של תהליך אדיאבטי מתרחש כאשר תהליך מתרחש במהירות רבה; לכן, לא נשאר זמן להעביר חום פנימה והחוצה.
בתרמודינמיקה, שינויים אדיאבטיים מוצגים ב-dQ=0. במקרים אלה, יש קשר בין לחץ לטמפרטורה.לכן, המערכת עוברת שינויים עקב לחץ בתנאים אדיאבטיים. זה מה שקורה בהיווצרות עננים וזרמי הסעה בקנה מידה גדול. בגבהים גבוהים יותר יש לחץ אטמוספרי נמוך יותר. כאשר האוויר מחומם, הוא נוטה לעלות. מכיוון שלחץ האוויר בחוץ נמוך, חלקת האוויר העולה תנסה להתרחב. כאשר מתרחבים, מולקולות האוויר אכן פועלות, וזה ישפיע על הטמפרטורה שלהן. זו הסיבה שהטמפרטורה יורדת כשעולים למעלה.
איור 01: תהליך אדיאבטי
לפי התרמודינמיקה, האנרגיה בחבילה נשארת קבועה, אך ניתן להמיר אותה כדי לבצע את עבודת ההרחבה או אולי לשמור על הטמפרטורה שלה. אין חילופי חום עם החוץ. ניתן להחיל את אותה תופעה גם על דחיסת אוויר (למשל.ז.: בוכנה). במצב זה, כאשר חבילת האוויר נדחסת הטמפרטורה עולה. תהליכים אלו נקראים חימום וקירור אדיאבטיים.
מה זה איזותרמי
שינוי איזותרמי הוא זה שבו המערכת נשארת בטמפרטורה קבועה. לכן, dT=0. תהליך יכול להיות איזותרמי, אם הוא קורה לאט מאוד ואם התהליך הפיך. כך שהשינוי מתרחש לאט מאוד, יש מספיק זמן להתאים את וריאציות הטמפרטורה. יתרה מכך, אם מערכת יכולה לפעול כמו גוף קירור, שבו היא יכולה לשמור על טמפרטורה קבועה לאחר ספיגת חום, זוהי מערכת איזוטרמית.
איור 2: שינוי איזותרמי
עבור אידיאל בתנאים איזוטרמיים, ניתן לתת את הלחץ מהמשוואה הבאה.
P=nRT /V
מאז העבודה, ניתן לגזור W=PdV בעקבות המשוואה.
W=nRT ln (Vf/Vi)
לכן, בטמפרטורה קבועה עבודת ההרחבה או הדחיסה מתרחשת תוך כדי שינוי עוצמת הקול של המערכת. מכיוון שאין שינוי אנרגיה פנימי בתהליך איזותרמי (dU=0), כל החום המסופק משמש לביצוע עבודה. זה מה שקורה במנוע חום.
מה ההבדל בין אדיאבטי לאיזותרמי?
Adiabatic פירושו שאין חילופי חום בין המערכת לסביבה, לכן, הטמפרטורה תגדל אם מדובר בדחיסה, או שהטמפרטורה תרד בהתרחבות. לעומת זאת, פירושו איזותרמי, אין שינוי בטמפרטורה; לפיכך, הטמפרטורה במערכת קבועה. זה נרכש על ידי שינוי החום. באדיאבטי dQ=0, אבל dT≠0. עם זאת, בשינויים איזותרמיים dT=0 ו-dQ ≠0. אז זה ההבדל העיקרי בין אדיאבטי לאיזוטרמי.יתרה מכך, השינויים האדיאבטיים מתרחשים במהירות, בעוד שהשינויים האיזוטרמיים מתרחשים באיטיות רבה.
גרפיקת מידע למטה מסכמת את ההבדלים בין אדיאבטי לאיזותרמי.
סיכום – אדיאבטי לעומת איזותרמי
ההבדל העיקרי בין אדיאבטי לאיזותרמי הוא שאדיאבטי פירושו שאין חילופי חום בין המערכת לסביבה בעוד איזותרמי פירושו שאין שינוי טמפרטורה.
תמונה באדיבות:
1. "Adiabatic" (CC BY-SA 3.0) באמצעות Commons Wikimedia
2. "תהליך איזותרמי" מאת Netheril96 - עבודה עצמית (CC0) דרך Commons Wikimedia
