Que é Adiabatic?

Un sistema ou proceso adiabático é aquel no que non hai cambio neto de enerxía calorífica. Os procesos adiabáticos están relacionados coa primeira lei da termodinámica. Esta lei establece que cando a enerxía térmica se coloca nun sistema, cambiará a enerxía interna do sistema ou funcionará. Isto está relacionado coa lei de conservación da enerxía que establece que a materia e a enerxía non se poden crear nin destruír. No contexto da termodinámica, a enerxía térmica nun sistema debe facer algo. Cambiará a enerxía interna do sistema, o traballo ou algunha combinación de ambas. Non pode simplemente desaparecer.

Nun sistema adiabático, a presión, o volume e a temperatura cambiarán de xeito que a enerxía calorífica se manteña constante. Os procesos adiabáticos vense máis claramente nos gases. O quecemento adiabático nun gas fará que a temperatura aumente ao aumentar a presión sobre o gas. Se a presión sobre o gas diminúe, isto fará caer a temperatura, dando lugar a un arrefriamento adiabático. Co quecemento adiabático, o gas comprimirase e, polo tanto, traballarase no gas polo medio ambiente. Se se produce arrefriamento adiabático, isto provocará a expansión do gas e o gas funcionará no ambiente.

Un exemplo no que os procesos adiabáticos son importantes é no contexto dun pistón, como un pistón nun motor diésel. A medida que a presión do pistón aumenta, o gas contraerase. Coa descompresión, o gas expandirase de novo movendo o pistón. Isto está controlado por procesos adiabáticos.

Os procesos adiabáticos son importantes en meteoroloxía. Se sube unha parcela de aire, a presión sobre a parcela de aire diminuirá e isto fará que a temperatura do aire diminúa debido ao arrefriamento adiabático. Por outra banda, se se empuxa unha masa de aire contra o chan, fará que a presión sobre a masa de aire aumente, quentándoa. Debido a que a presión do aire diminúe coa altitude, a temperatura diminuirá coa altura na atmosfera. A taxa á que a temperatura diminúe co aumento da altitude coñécese como taxa de lapso adiabático.

Que é a isotermia?

Un proceso isotérmico é aquel no que a temperatura permanece constante aínda que cambien a presión e o volume. En termodinámica, a presión, a temperatura e o volume están relacionados coa lei do gas de Boyle. Se un se mantén constante, os demais cambiarán en proporción entre si. Se a temperatura dun gas se mantén constante, a presión e o volume do gas serán inversamente proporcionais.

Un exemplo de proceso isotérmico é o cambio de fase. Cando unha substancia, como a auga, alcanza o seu punto de fusión ou punto de ebulición, a presión e a temperatura manteranse constantes a medida que cambien a fase, o volume e a enerxía calorífica.

Os procesos isotérmicos constitúen a base dos motores térmicos que se usan en centrais eléctricas, coches, avións, foguetes e outras máquinas importantes para a civilización moderna. Os procesos isotérmicos tamén son importantes en bioloxía, xeoloxía, ciencias do espazo, ciencias planetarias e moitos outros campos.

Que é isobarico?

Nun proceso isobárico, a presión nun sistema mantense constante. En condicións isobáricas, o volume e a temperatura están directamente relacionados. Se a temperatura aumenta, tamén o volume. Isto pódese ilustrar colocando un globo nun conxelador. A presión dentro e fóra do globo permanecerá constante, pero o globo comezará a diminuír de volume a medida que se arrefría.

Outro exemplo é un pistón ponderado que se move cun gas quentado nun cilindro. A medida que se quenta o gas, a temperatura do gas aumenta e o gas expándese, empurrando o pistón. Se o pistón estivese fixo e non se puidese mover, a presión no gas subiría en vez de expandirse e o sistema non sería isobárico.

Os procesos isobáricos son importantes na construción de motores térmicos xa que certos motores térmicos dependen de procesos isobáricos para converter a enerxía térmica en enerxía mecánica.

Semellanzas entre adiabático e isotérmico vs. isobárico

Os procesos adiabáticos, isotérmicos e isobáricos están relacionados coa presión, temperatura e volume. Tamén están moi ilustrados con gases. Os tres tipos de procesos tamén son máis relevantes nas atmosferas planetarias.

Diferenzas entre adiabático e isotérmico vs. isobárico

Aínda que estes procesos teñen similitudes, tamén teñen diferenzas importantes. Estes inclúen o seguinte.

• A temperatura dun gas diminuirá a medida que o gas se expanda nun sistema adiabático, mentres que a temperatura permanecerá constante a medida que o gas se expanda nun sistema isotérmico e aumentará a medida que o gas se expanda nun sistema isobárico.
• Nun sistema adiabático ou isotérmico, o volume dun gas é inversamente proporcional á temperatura, mentres que é directamente proporcional á temperatura nun sistema isobárico.
• A presión dun gas é inversamente proporcional ao volume nun sistema isotérmico, mentres que non cambia nun sistema isobárico e a presión sobre un gas é inversamente proporcional ao volume nun sistema adiabático.
• A calor non cambia nun sistema adiabático, mentres que si nun sistema isotérmico ou isobárico.

Adiabático vs. isotérmico vs. isobárico

Resumo

Nun sistema adiabático, non hai cambio neto de calor. Cando un gas se expande, a temperatura baixará, o que provocará un arrefriamento adiabático. Se se comprime un gas, a temperatura aumentará, provocando un quecemento adiabático. Os procesos adiabáticos son importantes na ciencia atmosférica. Nun proceso isotérmico, a temperatura é constante e a presión e o volume están inversamente relacionados entre si. Un exemplo de proceso isotérmico é o cambio de fase. Durante o cambio de fase, a temperatura dunha substancia non cambiará aínda que cambie a súa calor e volume. Nun sistema isobárico, a presión mantense constante e o volume aumentará ou diminuirá coa temperatura. Se se coloca un volume de gas nun conxelador, por exemplo, o volume de gas diminuirá de tamaño xa que a presión é constante mentres a súa temperatura baixa.