Het belangrijkste verschil tussen adiabatisch en isotherm is dat adiabatisch betekent dat er geen warmte-uitwisseling is tussen het systeem en de omgeving, terwijl isotherm betekent dat er geen temperatuurverandering is.
Voor het doel van de chemie is het universum verdeeld in twee delen. Het deel waarin we geïnteresseerd zijn, wordt een systeem genoemd en de rest wordt de omgeving genoemd. Een systeem kan een organisme, een reactievat of zelfs een enkele cel zijn. De systemen onderscheiden zich door het soort interacties dat ze hebben of door de soorten uitwisselingen die plaatsvinden.
Systemen kunnen in twee worden ingedeeld als open systemen en gesloten systemen. Soms kunnen zaken en energie worden uitgewisseld via de systeemgrenzen. De uitgewisselde energie kan verschillende vormen aannemen, zoals lichtenergie, warmte-energie, geluidsenergie, enz. Als de energie van een systeem verandert door een temperatuurverschil, spreken we van een warmtestroom. Adiabatisch en polytroop zijn twee thermodynamische processen, die verband houden met warmteoverdracht in systemen.
Wat is adiabatisch?
Adiabatische verandering is een verandering waarbij geen warmte in of uit het systeem wordt overgebracht. Warmteoverdracht kan hoofdzakelijk op twee manieren worden gestopt. Een daarvan is door een thermisch geïsoleerde grens te gebruiken, zodat er geen warmte naar binnen of naar buiten kan. Een reactie uitgevoerd in een dewarvat bijvoorbeeld is adiabatisch. Het andere type adiabatisch proces vindt plaats wanneer een proces zeer snel plaatsvindt; er is dus geen tijd meer om warmte in en uit te voeren.
In de thermodynamica worden adiabatische veranderingen weergegeven door dQ=0. In deze gevallen is er een relatie tussen druk en temperatuur. Daarom ondergaat het systeem veranderingen als gevolg van druk in adiabatische omstandigheden. Dit is wat er gebeurt bij wolkenvorming en grootschalige convectiestromen. Op grotere hoogte is er een lagere atmosferische druk. Wanneer lucht wordt verwarmd, heeft deze de neiging omhoog te gaan. Omdat de buitenluchtdruk laag is, zal het opstijgende luchtpakket proberen uit te zetten. Bij het uitzetten werken de luchtmoleculen wel, en dit heeft invloed op hun temperatuur. Daarom da alt de temperatuur bij het opstaan.
Figuur 01: Adiabatisch proces
Volgens de thermodynamica blijft de energie in het pakket constant, maar het kan worden omgezet om het uitzettingswerk te doen of misschien om de temperatuur te handhaven. Er is geen warmte-uitwisseling met buiten. Ditzelfde fenomeen kan ook worden toegepast op luchtcompressie (bijv.g.: een zuiger). In die situatie, wanneer het luchtdeeltje samendrukt, stijgt de temperatuur. Deze processen worden adiabatische verwarming en koeling genoemd.
Wat is isotherm
Isotherme verandering is degene waarbij het systeem op een constante temperatuur blijft. Daarom is dT=0. Een proces kan isotherm zijn, als het heel langzaam gaat en als het proces omkeerbaar is. Om ervoor te zorgen dat de verandering zeer langzaam verloopt, is er voldoende tijd om de temperatuurvariaties aan te passen. Bovendien, als een systeem kan werken als een koellichaam, waar het een constante temperatuur kan handhaven na het absorberen van warmte, is het een isotherm systeem.
Figuur 2: Isotherme verandering
Voor een ideaal heeft in isotherme omstandigheden, kan de druk worden gegeven met de volgende vergelijking.
P=nRT /V
Sinds het werk kan W=PdV de volgende vergelijking worden afgeleid.
W=nRT ln (Vf/Vi)
Daarom vinden bij constante temperatuur het expansie- of compressiewerk plaats terwijl het systeemvolume wordt gewijzigd. Aangezien er geen interne energieverandering is in een isotherm proces (dU=0), wordt alle toegevoerde warmte gebruikt om arbeid te verrichten. Dit is wat er gebeurt in een warmtemotor.
Wat is het verschil tussen adiabatisch en isotherm?
Adiabatisch betekent dat er geen warmte-uitwisseling is tussen het systeem en de omgeving, daarom zal de temperatuur stijgen als het een compressie is, of de temperatuur zal afnemen bij uitzetting. Isotherm betekent daarentegen dat er geen temperatuurverandering is; dus de temperatuur in een systeem is constant. Dit wordt verkregen door de warmte te veranderen. In adiabatisch dQ=0, maar dT≠0. Echter, in isotherme veranderingen dT=0 en dQ ≠0. Dit is dus het belangrijkste verschil tussen adiabatisch en isotherm. Bovendien vinden de adiabatische veranderingen snel plaats, terwijl de isotherme veranderingen zeer langzaam plaatsvinden.
Onderstaande infografiek vat de verschillen tussen adiabatisch en isotherm samen.
Samenvatting – Adiabatisch versus isotherm
Het belangrijkste verschil tussen adiabatisch en isotherm is dat adiabatisch betekent dat er geen warmte-uitwisseling is tussen het systeem en de omgeving, terwijl isotherm betekent dat er geen temperatuurverandering is.
Afbeelding met dank aan:
1. "Adiabatisch" (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Isotherm proces" door Netheril96 - Eigen werk (CC0) via Commons Wikimedia
