Adiabatic vs Isolated Systems
תהליך אדיאבטי הוא תהליך שבו העברת החום נטו לגז העבודה היא אפס. מערכת מבודדת היא מערכת מנותקת לחלוטין מהסביבה. בתרמודינמיקה, תהליכים אדיאבטיים ומערכות מבודדות חשובים מאוד. נדרשת הבנה טובה בשני הנושאים הללו בשילוב עם מונחים אחרים המעורבים כדי להבין את המושגים בתרמודינמיקה קלאסית וסטטיסטית כאחד. אנו נתקלים בתהליכים אדיאבטיים ובמערכות מבודדות, שהם כמעט מושלמים בחיי היום-יום שלנו. במאמר זה, אנו הולכים לדון מה הם מערכת מבודדת ותהליך אדיאבטי, ההגדרות שלהם, המונחים האחרים המעורבים בשני אלה, קווי הדמיון של מערכות מבודדות ותהליכים אדיאבטיים, כמה דוגמאות לשני אלה, ולבסוף ההבדל בין מערכות מבודדות ותהליכים אדיאבטיים.
מהי מערכת מבודדת?
מערכת מבודדת היא מערכת שבה לא מתאפשרת העברת חומר או אנרגיה עם הסביבה. זהו מושג חשוב מאוד בתרמודינמיקה. הכמות הכוללת של החומר והאנרגיה של מערכת מבודדת נשמרת. יש עוד שלוש מערכות בתרמודינמיקה. מערכת סגורה היא מערכת שבה העברת אנרגיה עם הסביבה אפשרית, אך העברת חומר אינה אפשרית. מערכת פתוחה היא מערכת שבה ניתן להעביר גם אנרגיה וגם חומר עם הסביבה. בקבוק התרמוס הוא הדוגמה הטובה ביותר שנמצאת בחיי היומיום שלנו למערכת מבודדת. למרות שסביבת היקום אינה מוגדרת, היקום נחשב למערכת מבודדת. לכן, עבור כל מערכת, הסביבה שווה למערכת שהוסרה מהיקום. בואו נניח שיש מערכת מבודדת, שאכן עובדת על הסביבה. מכיוון שלא מתאפשר חילופי אנרגיה בין המערכת לסביבה, התהליך חייב להיות תהליך אדיאבטי.ניתן לראות שכל המערכות המבודדות הן אדיאבטיות.
מהו תהליך אדיאבטי?
תהליך אדיאבטי הוא תהליך שבו לא מועבר חום בין המערכת לסביבה. תהליכים אדיאבטים יכולים להתרחש בעיקר בשתי דרכים. השיטה הראשונה היא על ידי מערכת מבודדת שניתן לשנות את נפחה. כל תהליך המתרחש בתנאים כאלה הוא תהליך אדיאבטי. השיטה השנייה היא לבצע עבודה על המערכת בפער זמן זניח. כך לא מתאפשרת העברת חום בין המערכת לסביבה. הדחיסה של משאבת דלק המשמשת למילוי צינורות היא דוגמה טובה לתהליך אדיאבטי. התפשטות חופשית של גז היא גם תהליך אדיאבטי. תהליכים אדיאבטים ידועים גם כתהליכים איזו-קלורית.
מה ההבדל בין תהליך אדיאבטי למערכת מבודדת?
• רק תהליכים אדיאבטים מותרים עבור מערכות מבודדות, אך לא כל התהליכים האדיאבטיים נעשים על מערכות מבודדות.
• תהליך אדיאבטי מוגדר כרצף של מצבים של המערכת, בעוד שהמערכת המבודדת היא סוג של מערכת.
• תהליכים אדיאבטיים יכולים להתרחש גם במערכות סגורות.
