In der Thermodynamik ist ein adiabatischer Prozess eine Konvertierung, die ohne Eingang oder Ausgabe der Hitze innerhalb eines Systems vorkommt. Viele schnelle chemische und physische Prozesse werden auf diese Weise beschrieben. Solchen Prozessen wird gewöhnlich gefolgt oder durch Ereignisse vorangegangen, die wirklich Hitze einschließen. Beispiele schließen Elektronübertragung ein.

Adiabatische Prozesse können vorkommen, wenn der Behälter des Systems Wände thermisch isoliert hat oder der Prozess in einer äußerst kurzen Zeit geschieht, so dass es keine Gelegenheit für den bedeutenden Hitzeaustausch gibt. Der Begriff "adiabatischer" bedeutet wörtlich unwegsam, das Kommen aus dem Griechen lässt ἀ-("nicht"), διὰ-("durch"), und  einwurzeln ("um" zu gehen); diese Etymologie entspricht hier zu einer Abwesenheit der Wärmeübertragung. Umgekehrt wird ein Prozess, der mit Wärmeübertragung verbunden ist (Hinzufügung oder Verlust der Hitze zu den Umgebungen) allgemein diabatic genannt. Obwohl die Begriffe adiabatisch und isocaloric häufig ausgewechselt werden können, können adiabatische Prozesse als eine Teilmenge von Isocaloric-Prozessen betrachtet werden; die restliche Ergänzungsteilmenge von Isocaloric-Prozessen Prozesse zu sein, wo Nettowärmeübertragung regional solcher als in einem idealisierten Fall mit Medien des unendlichen Thermalleitvermögens oder der nicht existierenden Thermalkapazität nicht abweicht.

In einem adiabatischen irreversiblen Prozess, dQ = 0 ist TdS nicht gleich (TdS> 0). dQ = TdS = 0 hält für reversible Prozesse nur.

Zum Beispiel ist eine adiabatische Grenze eine Grenze, die für die Wärmeübertragung undurchlässig ist und, wie man sagt, das System adiabatisch (oder thermisch) isoliert ist; eine isolierte Wand kommt einer adiabatischen Grenze näher. Ein anderes Beispiel ist die adiabatische Flamme-Temperatur, die die Temperatur ist, die durch eine Flamme ohne Hitzeverlust gegen die Umgebungen erreicht würde. Ein adiabatischer Prozess, der umkehrbar ist, wird auch einen isentropischen Prozess genannt. Umgekehrt ist ein adiabatischer Prozess, der irreversibel ist und Extrakte keine Arbeit, in einem Isenthalpic-Prozess wie klebrige Schinderei, zu einer nichtnegativen Änderung im Wärmegewicht fortschreitend.

Ein Gegenteil äußerst — das Erlauben der Wärmeübertragung mit den Umgebungen, die Temperatur veranlassend, unveränderlich zu bleiben — ist als ein isothermischer Prozess bekannt. Da Temperatur zum Wärmegewicht thermodynamisch verbunden ist, ist der isothermische Prozess zum adiabatischen Prozess für umkehrbare Transformationen verbunden.

Eine Transformation eines thermodynamischen Systems kann adiabatisch betrachtet werden, wenn es schnell genug ist, dass keine bedeutende Hitze zwischen dem System und der Außenseite übertragen wird. Am äußersten Gegenteil kann eine Transformation eines thermodynamischen Systems isothermisch betrachtet werden, wenn es langsam genug ist, so dass die Temperatur des Systems unveränderlich durch den Hitzeaustausch mit der Außenseite bleibt.

Adiabatische Heizung und das Abkühlen

Adiabatische Änderungen in der Temperatur kommen wegen Änderungen im Druck eines Benzins vor, während sie nicht beitragen oder jede Hitze abziehen. Im Gegensatz ist freie Vergrößerung ein isothermischer Prozess für ein ideales Benzin.

Adiabatische Heizung kommt vor, wenn der Druck eines Benzins von der geleisteten Arbeit darauf durch seine Umgebungen, z.B ein Kolben vergrößert wird. Dieselmotoren verlassen sich auf die adiabatische Heizung während ihres Kompressionsschlags, um die Temperatur genug zu erheben, um den Brennstoff zu entzünden.

Adiabatische Heizung kommt auch in der Atmosphäre der Erde vor, wenn eine Luftmenge, zum Beispiel, in einem katabatic Wind oder dem Windfließen von Foehn bergab hinuntersteigt. Wenn ein Paket von Luft, der Druck auf die Paket-Zunahmen hinuntersteigt. Wegen dieser Zunahme im Druck nimmt das Volumen des Paketes ab und seine Temperaturzunahmen, so die innere Energie vergrößernd.

Adiabatische Kühlung kommt vor, wenn der Druck einer Substanz vermindert wird, weil es wirklich an seinen Umgebungen arbeitet. Adiabatische Kühlung muss mit keiner Flüssigkeit verbunden sein. Eine Technik hat gepflegt, sehr niedrige Temperaturen zu erreichen (Tausendstel, und sogar Millionstel eines Grads über der absoluten Null) ist adiabatischer demagnetisation, wo die Änderung im magnetischen Feld auf einem magnetischen Material verwendet wird, um adiabatische Kühlung zur Verfügung zu stellen. Adiabatische Kühlung kommt in der Atmosphäre der Erde mit orographic das Heben und die Lee-Wellen vor, und das kann pileus oder linsenförmige Wolken bilden, wenn die Luft unter dem Tau-Punkt abgekühlt wird. Außerdem kann der Inhalt eines dehnbaren Weltalls (um zuerst zu bestellen), als eine adiabatisch kühl werdende Flüssigkeit beschrieben werden. Als der Druck an ein Paket von Luftabnahmen gegolten hat, wird der Luft im Paket erlaubt sich auszubreiten; weil das Volumen, die Temperaturfälle und inneren Energieabnahmen zunimmt. (Sieh - Hitzetod des Weltalls)

Steigendes Magma erlebt auch adiabatische Kühlung vor dem Ausbruch, der im Fall von Magmen besonders bedeutend ist, die sich schnell von großen Tiefen wie kimberlites erheben.

Solche Temperaturänderungen können mit dem idealen Gasgesetz oder der hydrostatischen Gleichung für atmosphärische Prozesse gemessen werden.

Kein Prozess ist aufrichtig adiabatisch. Viele Prozesse sind in der Nähe vom adiabatischen und können durch das Verwenden einer adiabatischen Annahme leicht näher gekommen werden, aber es gibt immer einen Hitzeverlust; weil keine vollkommenen Isolatoren bestehen.

Ideales Benzin (reversibler Prozess)

Die mathematische Gleichung für ein ideales Benzin, das einen umkehrbaren (d. h., keine Wärmegewicht-Generation) adiabatischer Prozess erlebt, ist

:

wo P Druck ist, V ist spezifisch oder Mahlzahn-Volumen und

:

die spezifische Hitze für den unveränderlichen Druck, seiend

die spezifische Hitze für das unveränderliche Volumen zu sein, ist der adiabatische Index, und ist die Zahl von Graden der Freiheit (3 für monatomic Benzin, 5 für diatomic Benzin).

Für ein monatomic ideales Benzin, und für ein diatomic Benzin (wie Stickstoff und Sauerstoff, die Hauptbestandteile von Luft). Bemerken Sie, dass die obengenannte Formel nur auf klassisches ideales Benzin und nicht Bose-Einstein oder Benzin von Fermi anwendbar ist.

Für umkehrbare adiabatische Prozesse ist es auch das wahr

::

wo T eine absolute Temperatur ist.

Das kann auch als geschrieben werden

:

Beispiel der adiabatischen Kompression

Wollen jetzt Blick auf ein allgemeines Beispiel der adiabatischen Kompression - der Kompressionsschlag in einem Benzinmotor wir. Wir werden einige Vereinfachungsannahmen machen: Dass das unkomprimierte Volumen des Zylinders 1000 Cc (ein Liter) ist, dass das Benzin innerhalb fast reiner Stickstoff (so ein diatomic Benzin mit fünf Graden der Freiheit und so = 7/5) ist, und dass das Kompressionsverhältnis des Motors 10:1 ist (d. h. das 1000-Cc-Volumen von unkomprimiertem Benzin wird unten zu 100 Cc zusammenpressen, wenn der Kolben vom Boden bis Spitze geht). Das unkomprimierte Benzin ist bei ungefähr der Raumtemperatur und dem Druck (eine warme Raumtemperatur von ~27 degC oder 300 K und einem Druck von 1 Bar ~ 100,000 Papa, oder ungefähr 14.7 PSI oder typischer Meeresspiegel atmosphärischer Druck).

so ist unsere adiabatische Konstante für dieses Experiment ungefähr 1.58 Milliarden.

Das Benzin wird jetzt zu einem 100-Cc-Volumen zusammengepresst (wir werden annehmen, dass das schnell genug geschieht, dass keine Hitze eingehen oder das Benzin verlassen kann). Das neue Volumen ist 100 ccs, aber die Konstante für dieses Experiment ist noch 1.58 Milliarden:

so das Lösen für P:

oder ungefähr 362 PSI oder 24.5 atm. Bemerken Sie, dass diese Druck-Zunahme mehr als ein einfacher 10:1 ist, würde Kompressionsverhältnis anzeigen; das ist, weil das Benzin nicht nur zusammengepresst wird, aber die geleistete Arbeit, um das Benzin zusammenzupressen, hat auch das Benzin geheizt und das heißere Benzin einen größeren Druck haben wird, selbst wenn sich das Volumen nicht geändert hatte.

Wir können für die Temperatur des komprimierten Benzins im Motorzylinder ebenso mit dem idealen Gasgesetz lösen.

Unsere anfänglichen Bedingungen sind 100,000 Papa des Drucks, 1000-Cc-Volumens und 300 K der Temperatur, so ist unsere experimentelle Konstante:

und beseitigen Sie das negative Zeichen, zu erhalten

:

\left ({V_0 \over V} \right) ^ {\\Alpha + 1 \over \alpha}. </Mathematik>

Deshalb,: </Mathematik>und:

Abstammung der getrennten Formel

Die Änderung in der inneren Energie eines Systems, das von staatlichem 1 gemessen ist, um 2 festzusetzen, ist gleich

:

Zur gleichen Zeit, die geleistete Arbeit durch die mit dem Druck bändigen Änderungen infolgedessen von diesem Prozess, ist gleich

:

Da wir verlangen, dass der Prozess adiabatisch ist, muss die folgende Gleichung wahrer sein

:

Durch die vorherige Abstammung,

:

Umordnen (4) gibt

:

Das Ersetzen davon in (2) gibt

:

Integrierung,

:

Das Ersetzen,

:

Umordnen,

:

Das Verwenden des idealen Gasgesetzes und das Annehmen einer unveränderlichen Mahlzahn-Menge (geschieht als häufig in praktischen Fällen),

:

Durch die dauernde Formel,

:

Oder,

:

In den vorherigen Ausdruck, vertretend

:

Das Ersetzen dieses Ausdrucks und (1) in (3) gibt

:

Vereinfachung,

:Vereinfachung,:Vereinfachung,:

Grafisch darstellender adiabats

Ein adiabat ist eine Kurve des unveränderlichen Wärmegewichtes auf dem P-V Diagramm. Eigenschaften von adiabats auf einem P-V Diagramm sind:

1. Jeder adiabat nähert sich asymptotisch sowohl der V Achse als auch der P Achse (gerade wie Isothermen).
2. Jeder adiabat schneidet jede Isotherme genau einmal durch.
3. Ein adiabat sieht ähnlich einer Isotherme aus, außer dass während einer Vergrößerung ein adiabat mehr Druck verliert als eine Isotherme, so hat es eine steilere Neigung (mehr vertikal).
4. Wenn Isothermen zur "Nordost"-Richtung konkav sind (45 °), dann sind adiabats zum "Ostnordosten" (31 °) konkav.
5. Wenn adiabats und Isothermen einzeln an regelmäßigen Änderungen des Wärmegewichtes und der Temperatur beziehungsweise grafisch dargestellt werden (wie Höhe auf einer Höhenlinienkarte), dann weil geht das Auge an die Äxte heran (zum Südwesten), es sieht die Dichte von Isothermen um unveränderlich zu bleiben, aber es sieht die Dichte von adiabats um zu wachsen. Die Ausnahme ist sehr nahe absolute Null, wo die Dichte von adiabats scharf fällt und sie selten werden (sieh den Lehrsatz von Nernst).

Das folgende Diagramm ist ein P-V Diagramm mit einer Überlagerung von adiabats und Isothermen:

Die Isothermen sind die roten Kurven, und die adiabats sind die schwarzen Kurven.

Die adiabats sind isentropic.

Volumen ist die horizontale Achse, und Druck ist die vertikale Achse.

Siehe auch

• Kreisprozess
• Das erste Gesetz der Thermodynamik
• Hitze hat gesprengt
• Isobaric bearbeiten
• Isenthalpic bearbeiten
• Isentropischer Prozess
• Isochorer Prozess
• Isothermischer Prozess
• Polytroper Prozess
• Wärmegewicht (klassische Thermodynamik)
• Quasistatisches Gleichgewicht
• Gesamtlufttemperatur
• Adiabatischer Motor
• Magnetische Kühlung
• Broholm, Collin. "Adiabatische freie Vergrößerung." Physik & Astronomie Universität von Johns Hopkins. N.p. am 26. November 1997. Web. Am 14. Apr *Nave, Carl Rod. "Adiabatische Prozesse." HyperPhysics. N.p. n.d. Web. Am 14. Apr 2011.
• Thorngren, Dr Jane R. "Adiabatische Prozesse." Daphne - Ein Palomar Universitätswebserver. N.p. am 21. Juli 1995. Web. Am 14. Apr 2011.

Links

• Artikel in der Enzyklopädie von HyperPhysics