Klíčový rozdíl mezi adiabatickými a polytropickými procesy spočívá v tom, že při adiabatických procesech nedochází k žádnému přenosu tepla, zatímco u polytropických procesů dochází k přenosu tepla.
V chemii rozdělujeme vesmír na dvě části. Část, kterou budeme studovat, je „systém“a zbytek je „okolí“. Systémem může být organismus, reakční nádoba nebo dokonce jedna buňka. Systémy můžeme od sebe odlišit podle druhu interakcí, které mají, nebo podle typů výměn, které probíhají. Systémy můžeme rozdělit do dvou skupin na otevřené a uzavřené systémy. Někdy záležitosti a energie mohou procházet hranicemi 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 se týkají přenosu tepla v systémech.
Co je adiabatické?
Adiabatická změna je ta, při které se do systému ani ze systému nepřenáší žádné teplo. K tomuto omezení přenosu tepla dochází hlavně dvěma způsoby. Jedním z nich je použití tepelně izolovaného okraje, takže žádné teplo nemůže vstupovat ani existovat. Například reakce, kterou provádíme v Dewarově baňce, je adiabatická. Za druhé, adiabatický proces nastává, když proces probíhá velmi rychle; nezbývá tedy čas na přenos tepla dovnitř a ven.
V termodynamice můžeme ukázat adiabatické změny jako dQ=0, kde Q je tepelná energie. V těchto případech existuje vztah mezi tlakem a teplotou. Proto se systém mění vlivem tlaku v adiabatických podmínkách.
Přemýšlejte například o tom, co se děje při tvorbě mraků a velkých konvekčních proudech. Ve vyšších nadmořských výškách je nižší atmosférický tlak. Když se vzduch ohřívá, má tendenci stoupat. Protože je venkovní tlak vzduchu nízký, bude se stoupající vzduchový balík snažit expandovat. Při rozpínání molekuly vzduchu fungují a tím se změní jejich teplota. Proto se teplota při vzestupu snižuje.
Obrázek 01: Tvorba mraků je příkladem adiabatického procesu
Podle termodynamiky zůstává energie ve vzdušném balíku konstantní, ale může být přeměněna na různé formy energie (pro provedení expanzní práce nebo možná pro udržení její teploty). Nedochází však k výměně tepla s vnějškem. Stejný jev můžeme aplikovat také na kompresi vzduchu (např.píst). V této situaci, kdy se vzduchový balík stlačí, se teplota zvýší. Tyto procesy se nazývají adiabatické zahřívání a chlazení.
Co je polytropní?
Při přenosu tepla dochází k polytropnímu procesu. K přenosu tepla však v tomto procesu dochází reverzibilně.
Obrázek 02: Foukání balónku na horkém slunci je příkladem polytropického procesu
Když plyn prochází tímto typem přenosu tepla, platí pro polytropický proces následující rovnice.
PVn=konstanta
Kde P je tlak, V je objem a n je konstanta. Pro udržení konstantní PV v procesu expanze/komprese polytropního plynu tedy dochází mezi systémem a okolím k výměně tepla i práce. Polytropní je proto neadiabatický proces.
Jaký je rozdíl mezi adiabatickými a polytropními?
Adiabatická změna je ta, při které nedochází k přenosu tepla do systému ani ze systému, zatímco dochází k polytropnímu procesu s přenosem tepla. Klíčový rozdíl mezi adiabatickými a polytropickými procesy je tedy ten, že u adiabatických procesů nedochází k přenosu tepla, zatímco u polytropických procesů dochází k přenosu tepla. Navíc rovnice dQ=0 platí pro adiabatický proces, zatímco rovnice PVn=konstanta platí pro polytropický proces.
Shrnutí – adiabatické vs polytropické
Adiabatický a polytropický proces jsou dva důležité termodynamické procesy. Klíčový rozdíl mezi adiabatickými a polytropickými procesy spočívá v tom, že u adiabatických procesů nedochází k žádnému přenosu tepla, zatímco u polytropických procesů dochází k přenosu tepla.
