Klíčový rozdíl mezi adiabatickým a izotermickým je v tom, že adiabatický znamená, že mezi systémem a okolím nedochází k žádné výměně tepla, zatímco izotermický znamená, že nedochází k žádné změně teploty.
Pro účely chemie je vesmír rozdělen na dvě části. Část, která nás zajímá, se nazývá systém a zbytek se nazývá okolí. Systémem může být organismus, reakční nádoba nebo dokonce jedna buňka. Systémy se liší podle druhu interakcí, které mají, nebo podle typů výměn, které probíhají.
Systémy lze rozdělit na dva otevřené systémy a uzavřené systémy. Někdy mohou být záležitosti a energie vyměňovány přes hranice systému. Vyměněná energie může mít několik podob, jako je světelná energie, tepelná energie, zvuková energie atd. Pokud se energie systému změní v důsledku teplotního rozdílu, říkáme, že došlo k toku tepla. Adiabatický a polytropní jsou dva termodynamické procesy, které souvisí s přenosem tepla v systémech.
Co je adiabatické?
Adiabatická změna je změna, při které se do systému ani ze systému nepřenáší žádné teplo. Přenos tepla lze zastavit především dvěma způsoby. Jedním z nich je použití tepelně izolovaného okraje, takže žádné teplo nemůže vstupovat ani vystupovat. Například reakce prováděná v Dewarově baňce je adiabatická. Druhý typ adiabatického procesu nastává, když proces probíhá velmi rychle; nezbývá tedy čas na přenos tepla dovnitř a ven.
V termodynamice jsou adiabatické změny znázorněny dQ=0. V těchto případech existuje vztah mezi tlakem a teplotou. Systém proto podléhá změnám vlivem tlaku v adiabatických podmínkách. To se děje při tvorbě mraků a velkých konvekčních proudech. Ve vyšších nadmořských výškách je nižší atmosférický tlak. Když se vzduch zahřeje, má tendenci stoupat. Protože je venkovní tlak vzduchu nízký, bude se stoupající vzduchový balík snažit expandovat. Při rozpínání molekuly vzduchu fungují a to ovlivní jejich teplotu. Proto se teplota při stoupání snižuje.
Obrázek 01: Adiabatický proces
Podle termodynamiky zůstává energie v balíku konstantní, ale může být převedena na expanzní práci nebo možná k udržení její teploty. Nedochází k výměně tepla s vnějškem. Stejný jev lze aplikovat také na kompresi vzduchu (např.např.: píst). V této situaci, kdy se vzduchový balík stlačí, se teplota zvýší. Tyto procesy se nazývají adiabatické zahřívání a chlazení.
Co je izotermické
Izotermická změna je ta, při které systém zůstává na konstantní teplotě. Proto dT=0. Proces může být izotermický, pokud k němu dochází velmi pomalu a je-li proces reverzibilní. Aby ke změně docházelo velmi pomalu, je dostatek času na přizpůsobení teplotních výkyvů. Navíc, pokud se systém může chovat jako chladič, kde může udržovat konstantní teplotu poté, co absorbuje teplo, je to izotermický systém.
Obrázek 2: Izotermická změna
Pro ideální má v izotermických podmínkách může být tlak dán z následující rovnice.
P=nRT /V
Od práce lze odvodit W=PdV následující rovnici.
W=nRT ln (Vf/Vi)
Při konstantní teplotě tedy dochází k expanzi nebo kompresi při změně hlasitosti systému. Protože v izotermickém procesu nedochází k žádné vnitřní změně energie (dU=0), veškeré dodané teplo se spotřebuje na práci. To se děje v tepelném motoru.
Jaký je rozdíl mezi adiabatickým a izotermickým?
Adiabatický znamená, že nedochází k žádné výměně tepla mezi systémem a okolím, proto se teplota zvýší, pokud se jedná o kompresi, nebo se teplota sníží při expanzi. Naproti tomu izotermický znamená, že nedochází ke změně teploty; takže teplota v systému je konstantní. To se získává změnou tepla. V adiabatickém dQ=0, ale dT≠0. Při izotermických změnách však dT=0 a dQ ≠0. Toto je klíčový rozdíl mezi adiabatickým a izotermickým. Navíc adiabatické změny probíhají rychle, zatímco izotermické změny probíhají velmi pomalu.
Níže uvedená infografika shrnuje rozdíly mezi adiabatickým a izotermickým.
Shrnutí – adiabatické vs. izotermické
Klíčový rozdíl mezi adiabatickým a izotermickým je v tom, že adiabatický znamená, že mezi systémem a okolím nedochází k žádné výměně tepla, zatímco izotermický znamená, že nedochází k žádné změně teploty.
S laskavým svolením k obrázku:
1. „Adiabatický“(CC BY-SA 3.0) prostřednictvím Commons Wikimedia
2. „Izotermický proces“od Netheril96 – vlastní práce (CC0) prostřednictvím Commons Wikimedia
