Den viktigaste skillnaden mellan adiabatiska och polytropa processer är att i adiabatiska processer sker ingen värmeöverföring medan i polytropa processer värmeöverföring sker.
I kemi delar vi universum i två delar. Den del vi ska studera är "ett system", och resten är "omgivningen". Ett system kan vara en organism, ett reaktionskärl eller till och med en enda cell. Vi kan skilja system från varandra genom vilken typ av interaktioner de har eller genom vilka typer av utbyten som äger rum. Vi kan dela in system i två grupper som öppna och slutna system. Ibland kan frågor och energi gå genom systemgränserna. Den utbytta energin kan ha flera former såsom ljusenergi, värmeenergi, ljudenergi, etc. Om energin i ett system förändras på grund av en temperaturskillnad säger vi att det har skett ett värmeflöde. Adiabatisk och polytropisk är två termodynamiska processer som relaterar till värmeöverföring i system.
Vad är Adiabatic?
Adiabatisk förändring är den där ingen värme överförs till eller ut ur systemet. Denna värmeöverföringsbegränsning sker huvudsakligen på två sätt. En är genom att använda en värmeisolerad gräns så att ingen värme kan komma in eller existera. Till exempel är en reaktion som vi utför i en Dewar-kolv adiabatisk. För det andra sker en adiabatisk process när en process sker mycket snabbt; så det finns ingen tid kvar att överföra värme in och ut.
Inom termodynamiken kan vi visa adiabatiska förändringar som dQ=0 där Q är värmeenergi. I dessa fall finns det ett samband mellan tryck och temperatur. Därför ändras systemet på grund av tryck under adiabatiska förhållanden.
Tänk till exempel vad som händer i molnbildning och storskaliga konvektionsströmmar. På högre höjder är det lägre atmosfärstryck. När luften värms upp, tenderar den att gå upp. Eftersom lufttrycket utanför är lågt kommer det stigande luftpaketet att försöka expandera. När de expanderar fungerar luftmolekylerna, och detta kommer att ändra deras temperatur. Det är därför temperaturen sjunker när den stiger.
Figur 01: Molnbildning är ett exempel på adiabatisk process
Enligt termodynamiken förblir energin i luftpaketet konstant, men den kan omvandlas till olika energiformer (för att göra expansionsarbetet eller kanske för att hålla sin temperatur). Däremot sker ingen värmeväxling med utsidan. Vi kan tillämpa samma fenomen på luftkompression också (t.t.ex. en kolv). I den situationen, när luftpaketet komprimerar ökar temperaturen. Dessa processer kallas adiabatisk uppvärmning och kylning.
Vad är polytropiskt?
Polytropisk process sker med en värmeöverföring. Värmeöverföringen sker dock reversibelt i denna process.
Figur 02: Att blåsa en ballong i den heta solen är ett exempel på polytropisk process
När en gas genomgår denna typ av värmeöverföring gäller följande ekvation för en polytropisk process.
PVn=konstant
Där P är trycket, V är volymen och n är en konstant. För att hålla PV konstant i den polytropiska gasexpansions-/kompressionsprocessen sker alltså både värme- och arbetsutbyte mellan systemet och omgivningen. Därför är polytropic en icke-adiabatisk process.
Vad är skillnaden mellan adiabatisk och polytropisk?
Adiabatisk förändring är den där ingen värme överförs till eller ut ur systemet medan den polytropiska processen sker med en värmeöverföring. Därför är den viktigaste skillnaden mellan adiabatiska och polytropiska processer att i adiabatiska processer sker ingen värmeöverföring medan i polytropiska processer sker värmeöverföring. Dessutom är ekvationen dQ=0 sann för den adiabatiska processen medan ekvationen PVn=konstant är sann för den polytropiska processen.
Sammanfattning – Adiabatisk vs Polytropic
Adiabatisk och polytropisk process är två viktiga termodynamiska processer. Den viktigaste skillnaden mellan adiabatiska och polytropa processer är att i adiabatiska processer sker ingen värmeöverföring medan i polytropa processer sker värmeöverföring.
