La diferència clau entre els processos adiabàtics i politròpics és que en els processos adiabàtics no es produeix cap transferència de calor, mentre que en els processos politròpics es produeix la transferència de calor.
En química, dividim l'univers en dues parts. La part que estudiarem és "un sistema", i la resta és "l'entorn". Un sistema pot ser un organisme, un vas de reacció o fins i tot una sola cèl·lula. Podem distingir els sistemes entre si pel tipus d'interaccions que tenen o pel tipus d'intercanvis que tenen lloc. Podem classificar els sistemes en dos grups en sistemes oberts i tancats. De vegades, les matèries i l'energia poden travessar els 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. L'adiabàtic i el politròpic són dos processos termodinàmics relacionats amb la transferència de calor als sistemes.
Què és l'adiabàtic?
El canvi adiabàtic és aquell en què no es transfereix calor dins o fora del sistema. Aquesta limitació de la transferència de calor es produeix principalment de dues maneres. Un és utilitzar un límit aïllat tèrmicament perquè no hi pugui entrar ni existir calor. Per exemple, una reacció que duem a terme en un matràs Dewar és adiabàtica. En segon lloc, un procés adiabàtic succeeix quan un procés té lloc molt ràpidament; per tant, no queda temps per transferir calor dins i fora.
En termodinàmica, podem mostrar els canvis adiabàtics com dQ=0 on Q és l'energia tèrmica. En aquests casos, hi ha una relació entre pressió i temperatura. Per tant, el sistema canvia a causa de la pressió en condicions adiabàtiques.
Per exemple, penseu què passa amb 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 alterarà la seva temperatura. És per això que la temperatura es redueix quan puja.
Figura 01: la formació de núvols és un exemple de procés adiabàtic
Segons la termodinàmica, l'energia a la parcel·la d'aire es manté constant, però es pot convertir en diferents formes d'energia (per fer el treball d'expansió o potser per mantenir la seva temperatura). No obstant això, no hi ha intercanvi de calor amb l'exterior. També podem aplicar aquest mateix fenomen a la compressió de l'aire (p.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 politròpic?
El procés politròpic es produeix amb una transferència de calor. Tanmateix, la transferència de calor es produeix de manera reversible en aquest procés.
Figura 02: Volar un globus al sol calent és un exemple de procés politròpic
Quan un gas pateix aquest tipus de transferència de calor, l'equació següent és certa per a un procés politròpic.
PVn=constant
On P és la pressió, V és el volum i n és una constant. Per tant, per mantenir la PV constant en el procés d'expansió/compressió de gas politròpic, es produeix un intercanvi tant de calor com de treball entre el sistema i l'entorn. Per tant, el politròpic és un procés no adiabàtic.
Quina diferència hi ha entre adiabàtic i politròpic?
El canvi adiabàtic és aquell en què no es transfereix calor dins o fora del sistema mentre el procés politròpic es produeix amb una transferència de calor. Per tant, la diferència clau entre els processos adiabàtics i politròpics és que en els processos adiabàtics no es produeix cap transferència de calor, mentre que en els processos politròpics es produeix la transferència de calor. A més, l'equació dQ=0 és certa per al procés adiabàtic mentre que l'equació PVn=constant és certa per al procés politròpic.
Resum: adiabàtic vs politròpic
El procés adiabàtic i politròpic són dos processos termodinàmics importants. La diferència clau entre els processos adiabàtics i politròpics és que en els processos adiabàtics no es produeix cap transferència de calor, mentre que en els processos politròpics es produeix la transferència de calor.
