Verschil tussen adiabatisch en polytropisch

De belangrijk verschil tussen adiabatische en polytrope processen is dat in adiabatische processen vindt geen warmteoverdracht plaats, terwijl bij polytropische processen warmteoverdracht plaatsvindt.

In de chemie verdelen we het universum in twee delen. Het deel dat we gaan bestuderen is "een systeem", en de rest is "de omgeving". Een systeem kan een organisme, een reactievat of zelfs een enkele cel zijn. We kunnen systemen van elkaar onderscheiden door de aard van de interacties die ze hebben of door de soorten uitwisselingen die plaatsvinden. We kunnen systemen in twee groepen indelen als open en gesloten systemen. Soms kunnen zaken en energie de systeemgrenzen doorlopen. De uitgewisselde energie kan verschillende vormen aannemen, zoals lichtenergie, warmte-energie, geluidsenergie, enzovoort. Als de energie van een systeem verandert vanwege een temperatuurverschil, zeggen we dat er een warmtestroom is geweest. Adiabatisch en polytropisch zijn twee thermodynamische processen die betrekking hebben op warmteoverdracht in systemen.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is Adiabatisch
3. Wat is Polytropic
4. Vergelijking zij aan zij - Adiabatisch versus Polytropisch in tabelvorm
5. Samenvatting

Wat is Adiabatisch?

Adiabatische verandering is die waarbij geen warmte in of uit het systeem wordt overgebracht. Deze beperking van de warmteoverdracht vindt hoofdzakelijk op twee manieren plaats. De ene is door een thermisch geïsoleerde grens te gebruiken, zodat er geen warmte kan binnenkomen of bestaan. Een reactie die we in een Dewar-kolf uitvoeren, is bijvoorbeeld adiabatisch. Ten tweede, een adiabatisch proces vindt plaats wanneer een proces zeer snel plaatsvindt; er is dus geen tijd meer om de warmte in en uit te schakelen.

In de thermodynamica kunnen we adiabatische veranderingen laten zien als dQ = 0, waarbij Q warmte-energie is. In deze gevallen is er een verband tussen druk en temperatuur. Daarom verandert het systeem als gevolg van druk in adiabatische omstandigheden.

Denk bijvoorbeeld aan wat er gebeurt in wolkenvorming en grootschalige convectiestromen. Op hogere hoogten is er een lagere atmosferische druk. Als de lucht opwarmt, heeft deze de neiging omhoog te gaan. Omdat de buitenluchtdruk laag is, zal het stijgende luchtpakket proberen uit te zetten. Bij het uitzetten werken de luchtmoleculen wel, en dit zal hun temperatuur veranderen. Dat is de reden waarom de temperatuur vermindert bij het stijgen.

Figuur 01: Wolkenvorming is een voorbeeld van een adiabatisch proces

Volgens de thermodynamica blijft de energie in het luchtpakket constant, maar deze kan worden omgezet in verschillende energievormen (om het expansiewerk uit te voeren of misschien om de temperatuur te handhaven). Er is echter geen warmte-uitwisseling met de buitenkant. We kunnen ditzelfde fenomeen ook toepassen op luchtcompressie (bijvoorbeeld een zuiger). In die situatie, wanneer het luchtperceel comprimeert, neemt de temperatuur toe. Deze processen worden adiabatische verwarming en koeling genoemd.

Wat is Polytropic?

Polytrope proces vindt plaats met een warmteoverdracht. De warmteoverdracht gebeurt echter reversibel in dit proces.

Figuur 02: Een ballon blazen in de hete zon is een voorbeeld van een polytropisch proces

Wanneer een gas dit type warmteoverdracht ondergaat, is de volgende vergelijking waar voor een polytrope werkwijze.

PVn = constant

Waar P de druk is, is V het volume en is n een constante. Vandaar dat, om PV constant te houden in het polytrope gasuitzetting / compressieproces, zowel warmte- als werkuitwisseling plaatsvindt tussen het systeem en de omgeving. Daarom is polytropic een niet-adiabatisch proces.

Wat is het verschil tussen Adiabatisch en Polytropisch?

Adiabatische verandering is die waarbij geen warmte wordt overgedragen naar of uit het systeem terwijl het polytrope proces plaatsvindt met een warmteoverdracht. Daarom is het belangrijkste verschil tussen adiabatische en polytrope processen dat bij adiabatische processen geen warmteoverdracht optreedt, terwijl bij polytropische processen warmteoverdracht plaatsvindt. Bovendien geldt de vergelijking dQ = 0 voor het adiabatische proces, terwijl de vergelijking PVn = constant geldt voor het polytrope proces.

Samenvatting - Adiabatisch versus Polytropisch

Adiabatisch en polytropisch proces zijn twee belangrijke thermodynamische processen. Het belangrijkste verschil tussen adiabatische en polytrope processen is dat er bij adiabatische processen geen warmteoverdracht plaatsvindt, terwijl bij polytropische processen warmteoverdracht plaatsvindt.

Referentie:

1. Libretexts. "3.6: Adiabatische processen voor een ideaal gas." Physics LibreTexts, Libretexts, 11 Mar. 2018. Beschikbaar Hier  

Afbeelding met dank aan:

1. "2218028" door Webmoment (CC0) via pixabay
2. "1118775" door jim (CC0) via pexels