تفاوت اصلی بین آدیاباتیک و همدما این است که آدیاباتیک به این معنی است که تبادل حرارتی بین سیستم و محیط اطراف وجود ندارد در حالی که همدما به این معنی است که تغییر دما وجود ندارد.
برای هدف شیمی، جهان به دو بخش تقسیم می شود. قسمتی که ما به آن علاقه داریم سیستم نامیده می شود و بقیه محیط اطراف نامیده می شود. یک سیستم می تواند یک ارگانیسم، یک ظرف واکنش یا حتی یک سلول واحد باشد. سیستم ها بر اساس نوع تعاملی که دارند یا انواع مبادلاتی که انجام می شود متمایز می شوند.
سیستم ها را می توان به دو دسته سیستم های باز و سیستم های بسته طبقه بندی کرد.گاهی اوقات، مواد و انرژی را می توان از طریق مرزهای سیستم مبادله کرد. انرژی مبادله شده می تواند به اشکال مختلفی مانند انرژی نور، انرژی گرمایی، انرژی صوتی و غیره باشد. اگر انرژی یک سیستم به دلیل اختلاف دما تغییر کند، می گوییم جریان گرما وجود داشته است. آدیاباتیک و پلی تروپیک دو فرآیند ترمودینامیکی هستند که به انتقال حرارت در سیستم ها مربوط می شود.
آدیاباتیک چیست؟
تغییر آدیاباتیک تغییری است که در آن هیچ گرمایی به داخل یا خارج از سیستم منتقل نمی شود. انتقال حرارت عمدتاً به دو صورت متوقف می شود. یکی استفاده از یک مرز عایق حرارتی است تا هیچ گرمایی نتواند وارد یا خارج شود. به عنوان مثال، واکنشی که در فلاسک Dewar انجام می شود، آدیاباتیک است. نوع دیگر فرآیند آدیاباتیک زمانی اتفاق می افتد که یک فرآیند بسیار سریع انجام شود. بنابراین، زمانی برای انتقال گرما به داخل و خارج باقی نمانده است.
در ترمودینامیک، تغییرات آدیاباتیک با dQ=0 نشان داده می شود. در این موارد بین فشار و دما رابطه وجود دارد.بنابراین سیستم در شرایط آدیاباتیک در اثر فشار دچار تغییراتی می شود. این چیزی است که در تشکیل ابر و جریان های همرفتی در مقیاس بزرگ اتفاق می افتد. در ارتفاعات بالاتر، فشار اتمسفر کمتری وجود دارد. وقتی هوا گرم می شود، تمایل به بالا رفتن دارد. از آنجایی که فشار هوای بیرون کم است، بسته هوای در حال افزایش سعی خواهد کرد گسترش یابد. هنگام انبساط، مولکول های هوا کار می کنند و این بر دمای آنها تأثیر می گذارد. به همین دلیل است که هنگام بالا رفتن دما کاهش می یابد.
شکل 01: فرآیند آدیاباتیک
طبق ترمودینامیک، انرژی در بسته ثابت می ماند، اما می توان آن را برای انجام کار انبساط یا شاید برای حفظ دمای آن تبدیل کرد. هیچ تبادل حرارتی با بیرون وجود ندارد. همین پدیده را می توان برای فشرده سازی هوا نیز به کار برد (مثلاً.g.: یک پیستون). در آن شرایط، هنگامی که بسته هوا فشرده می شود، دما افزایش می یابد. این فرآیندها گرمایش و سرمایش آدیاباتیک نامیده می شوند.
ایزوترمال چیست
تغییر همدما تغییری است که در آن سیستم در دمای ثابت باقی می ماند. بنابراین dT=0. یک فرآیند می تواند همدما باشد، اگر بسیار آهسته اتفاق بیفتد و اگر فرآیند برگشت پذیر باشد. به طوری که، تغییر بسیار آهسته رخ می دهد، زمان کافی برای تنظیم تغییرات دما وجود دارد. علاوه بر این، اگر یک سیستم بتواند مانند یک هیت سینک عمل کند، جایی که بتواند دمای ثابتی را پس از جذب گرما حفظ کند، یک سیستم همدما است.
شکل 2: تغییر همدما
برای یک دارای ایده آل در شرایط همدما، فشار را می توان از رابطه زیر به دست آورد.
P=nRT /V
از زمان کار، W=PdV معادله زیر را می توان استخراج کرد.
W=nRT ln (Vf/Vi)
بنابراین، در دمای ثابت، کار انبساط یا فشرده سازی در حین تغییر حجم سیستم اتفاق می افتد. از آنجایی که هیچ تغییر انرژی داخلی در یک فرآیند همدما وجود ندارد (dU=0)، تمام گرمای عرضه شده برای انجام کار استفاده می شود. این چیزی است که در یک موتور حرارتی اتفاق می افتد.
تفاوت بین آدیاباتیک و ایزوترمال چیست؟
آدیاباتیک به این معنی است که هیچ تبادل حرارتی بین سیستم و محیط اطراف وجود ندارد، بنابراین در صورت فشرده‌سازی دما افزایش می‌یابد یا دما در انبساط کاهش می‌یابد. در مقابل، همدما به معنی، هیچ تغییر دما وجود دارد. بنابراین، دما در یک سیستم ثابت است. این با تغییر حرارت به دست می آید. در آدیاباتیک dQ=0، اما dT≠0. اما در تغییرات همدما dT=0 و dQ ≠0. بنابراین، این تفاوت اصلی بین آدیاباتیک و ایزوترمال است.علاوه بر این، تغییرات آدیاباتیک به سرعت رخ می دهد، در حالی که تغییرات همدما بسیار آهسته اتفاق می افتد.
اطلاعات زیر تفاوت‌های بین آدیاباتیک و همدما را خلاصه می‌کند.
خلاصه - آدیاباتیک در مقابل همدما
تفاوت اصلی بین آدیاباتیک و همدما این است که آدیاباتیک به این معنی است که تبادل حرارتی بین سیستم و محیط اطراف وجود ندارد در حالی که همدما به این معنی است که تغییر دما وجود ندارد.
تقدیم به تصویر:
1. «آدیاباتیک» (CC BY-SA 3.0) از طریق Wikimedia Commons
2. «فرآیند همدما» نوشته Netheril96 – کار شخصی (CC0) از طریق Wikimedia Commons
