Het belangrijkste verschil tussen adiabatische en polytrope processen is dat bij adiabatische processen geen warmteoverdracht plaatsvindt, terwijl bij polytrope processen wel warmteoverdracht plaatsvindt.
In de scheikunde verdelen we het universum in twee delen. Het deel dat we gaan bestuderen is "een systeem", en de rest is "de omgeving". Een systeem kan een organisme, een reactievat of zelfs een enkele cel zijn. We kunnen systemen van elkaar onderscheiden door het soort interacties dat ze hebben of door de soorten uitwisselingen die plaatsvinden. We kunnen systemen in twee groepen indelen als open en gesloten systemen. Soms gaan zaken en energie door de systeemgrenzen heen. 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 betrekking hebben op warmteoverdracht in systemen.
Wat is adiabatisch?
Adiabatische verandering is die waarbij geen warmte in of uit het systeem wordt overgebracht. Deze beperking van de warmteoverdracht vindt hoofdzakelijk op twee manieren plaats. Een daarvan is door een thermisch geïsoleerde grens te gebruiken, zodat er geen warmte kan binnenkomen of bestaan. Een reactie die we bijvoorbeeld uitvoeren in een Dewarvat is adiabatisch. Ten tweede vindt een adiabatisch proces plaats wanneer een proces zeer snel plaatsvindt; er is dus geen tijd meer om warmte in en uit te voeren.
In de thermodynamica kunnen we adiabatische veranderingen laten zien als dQ=0 waarbij Q warmte-energie is. In deze gevallen is er een relatie tussen druk en temperatuur. Daarom verandert het systeem als gevolg van druk in adiabatische omstandigheden.
Bedenk bijvoorbeeld wat er gebeurt bij wolkenvorming en grootschalige convectiestromen. Op grotere hoogte is er een lagere atmosferische druk. Wanneer lucht opwarmt, 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 hierdoor verandert hun temperatuur. Daarom da alt de temperatuur bij het stijgen.
Figuur 01: Cloudvorming is een voorbeeld van een adiabatisch proces
Volgens de thermodynamica blijft de energie in het luchtdeeltje constant, maar het kan worden omgezet in verschillende energievormen (om het expansiewerk te doen of misschien om de temperatuur te handhaven). Er is echter geen warmte-uitwisseling met de buitenwereld. We kunnen ditzelfde fenomeen ook toepassen 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 Polytropisch?
Polytroop proces vindt plaats met een warmteoverdracht. De warmteoverdracht gebeurt echter omkeerbaar in dit proces.
Figuur 02: Een ballon blazen in de hete zon is een voorbeeld van een polytropisch proces
Wanneer een gas dit type warmteoverdracht ondergaat, geldt de volgende vergelijking voor een polytroop proces.
PVn=constante
Waar P de druk is, V het volume en n een constante. Om PV constant te houden in het polytropische gasexpansie/compressieproces, vindt er dus zowel warmte- als werkuitwisseling plaats tussen het systeem en de omgeving. Daarom is polytroop een niet-adiabatisch proces.
Wat is het verschil tussen adiabatisch en polytroop?
Adiabatische verandering is die waarbij geen warmte in of uit het systeem wordt overgedragen, terwijl het polytrope proces plaatsvindt met een warmteoverdracht. Daarom is het belangrijkste verschil tussen adiabatische en polytrope processen dat in adiabatische processen geen warmteoverdracht plaatsvindt, terwijl in polytrope processen warmteoverdracht plaatsvindt. Bovendien geldt de vergelijking dQ=0 voor het adiabatische proces, terwijl de vergelijking PVn=constant geldt voor het polytrope proces.
Samenvatting – Adiabatisch vs Polytropisch
Adiabatisch en polytroop proces zijn twee belangrijke thermodynamische processen. Het belangrijkste verschil tussen adiabatische en polytrope processen is dat bij adiabatische processen geen warmteoverdracht plaatsvindt, terwijl bij polytrope processen warmteoverdracht plaatsvindt.
