La diferència clau entre adiabàtic i isotèrmic és que adiabàtic significa que no hi ha intercanvi de calor entre el sistema i l'entorn, mentre que isotèrmic significa que no hi ha canvi de temperatura.
A efectes de la química, l'univers es divideix en dues parts. La part que ens interessa s'anomena sistema, i la resta s'anomena l'entorn. Un sistema pot ser un organisme, un vas de reacció o fins i tot una sola cèl·lula. Els sistemes es distingeixen pel tipus d'interaccions que tenen o pels tipus d'intercanvis que tenen lloc.
Els sistemes es poden classificar en dos sistemes oberts i sistemes tancats. De vegades, les matèries i l'energia es poden intercanviar a través dels límits del sistema. L'energia intercanviada pot adoptar diverses formes com l'energia lumínica, calorífica, sonora, etc. Si l'energia d'un sistema canvia a causa d'una diferència de temperatura, diem que hi ha hagut un flux de calor. Adiabàtic i politròpic són dos processos termodinàmics relacionats amb la transferència de calor als sistemes.
Què és l'adiabàtic?
El canvi adiabàtic és un canvi en el qual no es transfereix calor dins o fora del sistema. La transferència de calor es pot aturar principalment de dues maneres. Un és utilitzar un límit aïllat tèrmicament perquè no hi pugui entrar ni sortir calor. Per exemple, una reacció realitzada en un matràs Dewar és adiabàtica. L' altre tipus de procés adiabàtic ocorre quan un procés té lloc molt ràpidament; per tant, no queda temps per transferir calor dins i fora.
En termodinàmica, els canvis adiabàtics es mostren amb dQ=0. En aquests casos, hi ha una relació entre pressió i temperatura. Per tant, el sistema pateix canvis a causa de la pressió en condicions adiabàtiques. Això és el que passa en la formació de núvols i els corrents convectius a gran escala. A més altitud, hi ha una pressió atmosfèrica més baixa. Quan l'aire s'escalfa, tendeix a pujar. Com que la pressió de l'aire exterior és baixa, la parcel·la d'aire ascendent intentarà expandir-se. Quan s'expandeixen, les molècules d'aire funcionen, i això afectarà la seva temperatura. És per això que la temperatura es redueix quan puja.
Figura 01: procés adiabàtic
Segons la termodinàmica, l'energia de la parcel·la es manté constant, però es pot convertir per fer el treball d'expansió o potser per mantenir la seva temperatura. No hi ha intercanvi de calor amb l'exterior. Aquest mateix fenomen també es pot aplicar a la compressió de l'aire (p.ex.: un pistó). En aquesta situació, quan el paquet d'aire es comprimeix augmenta la temperatura. Aquests processos s'anomenen escalfament i refrigeració adiabàtics.
Què és isotèrmic
El canvi isotèrmic és aquell en què el sistema es manté a una temperatura constant. Per tant, dT=0. Un procés pot ser isotèrmic, si passa molt lentament i si el procés és reversible. Perquè el canvi es produeixi molt lentament, hi ha temps suficient per ajustar les variacions de temperatura. A més, si un sistema pot actuar com un dissipador de calor, on pot mantenir una temperatura constant després d'absorbir calor, és un sistema isotèrmic.
Figura 2: Canvi isotèrmic
Per a un ideal té en condicions isotèrmiques, la pressió es pot donar a partir de l'equació següent.
P=nRT /V
Des del treball, W=PdV es pot derivar l'equació següent.
W=nRT ln (Vf/Vi)
Per tant, a temperatura constant, el treball d'expansió o compressió es produeix mentre es canvia el volum del sistema. Com que no hi ha canvi d'energia interna en un procés isotèrmic (dU=0), tota la calor subministrada s'utilitza per fer treball. Això és el que passa en un motor tèrmic.
Quina diferència hi ha entre adiabàtic i isotèrmic?
Adiabàtic significa que no hi ha intercanvi de calor entre el sistema i l'entorn, per tant, la temperatura augmentarà si es tracta d'una compressió, o la temperatura disminuirà en expansió. En canvi, isotèrmic significa, no hi ha canvi de temperatura; per tant, la temperatura en un sistema és constant. Això s'adquireix canviant la calor. En adiabàtic dQ=0, però dT≠0. Tanmateix, en canvis isotèrmics dT=0 i dQ ≠0. Per tant, aquesta és la diferència clau entre adiabàtic i isotèrmic. A més, els canvis adiabàtics es produeixen ràpidament, mentre que els canvis isotèrmics tenen lloc molt lentament.
La informació gràfica a continuació resumeix les diferències entre adiabàtic i isotèrmic.
Resum: adiabàtic vs isotèrmic
La diferència clau entre adiabàtic i isotèrmic és que adiabàtic significa que no hi ha intercanvi de calor entre el sistema i l'entorn, mentre que isotèrmic significa que no hi ha canvi de temperatura.
Imatge cortesia:
1. "Adiabàtic" (CC BY-SA 3.0) a través de Commons Wikimedia
2. "Procés isotèrmic" de Netheril96 - Treball propi (CC0) via Commons Wikimedia
