Adiabatski proces

Dobro je znano, da se manifestira najpreprostejši in zato verjetno najbolj razširjen pojav narave izmenjava energije, je ogrevanje teles med trenjem. Ti procesi nas obkrožajo skoraj povsod. Prenos toplote je prisoten med mehanskimi, kemičnimi, električnimi, biološkimi in drugimi dinamičnimi spremembami. Izmenjava toplote ima ogromno vlogo pri obstoju ekološkega življenja. Že njihova raznolikost manifestacij logično sledi sklepu, da so lahko ti pojavi koristni in škodljivi, odvisno od tega, katera naloga se odloči raziskovalec ali izumitelj. To je v nekaterih primerih potrebno znebiti prenosa toplote, da bi ustvarili potrebne pogoje za delovanje neke naprave, naprave ali enote.

Te probleme rešuje z adiabatskim procesom, ki je nekakšen termodinamični proces, pri katerem ni nobene izmenjave toplotne energije zadevnega sistema z zunanjim okoljem. Samo ime tega pojava v prevodu iz grškega jezika govori o svoji naravi - adiabatični ali, kot se imenuje, adiabatsko pomeni "neprehodno".

Celo stare znanstvenike so se zanimali za te pojave, vendar res znanstvene raziskave njihove narave sega v 17. stoletje, ko so bili prvi teoretični predlogi sestavljeni na podlagi eksperimentalnega dela. Med prvimi znanstveniki, ki so proučevali adiabatski proces, ga je treba imenovati Guericke, Robert Boyle, Edmi Mariott. Slednji sta postali prvi teoretiki na tem področju, ki so oblikovali dobro znani zakon Boyle-Mariotte. Prvo eksperimentalno delo na tem področju je bilo izvedeno preko plinov, zato je pomemben del pravilnosti, ki označujejo adiabatni postopek, posebej referenčni na ta fizični medij. Kasneje se je obseg raziskav znatno razširil, do danes pa se preučujejo adiabatični pojavi v različnih okoljih, tudi na ravni nanotehnologije.

Adiabatni proces, ki ga imamo, ima naslednjo naravo in mehanizem njenega izražanja. Če za navadne termodinamične pojave obstaja prisotnost izmenjave toplote, ki se dobi zaradi različnih dinamičnih interakcij z okoliškim prostorom, v tem primeru taka izmenjava ne pride.

Obstaja način za matematično odražanje adiabatskega procesa, formule, ki se v tem primeru razlikuje glede na raznolikost samega procesa.

Splošna formula, ki odraža ta pojav, je: A = -VU, kjer je A delo, ki ga opravlja določen fizični sistem, VU je velikost njene spremembe notranja energija.

Obstaja več vrst adiabatskih procesov:

- adiabatsko-izohorični se izvaja z enim samim delovanjem, zaradi česar ostane le volumen mešanice (V) konstanten od termičnih indeksov. Delo (A), kot je razvidno iz formule, bo v tem primeru nič;

- za adiabatno-isobarsko je značilna stiskanje mešanice preskusnega plina, to pomeni, da se njen volumen zmanjša in delovna vrednost postane negativna;

- adiabatno-izotermična ima inverzne lastnosti glede na prejšnjo in je značilna povečanje prostornine (t.j. razširitev telesa), pri čemer vrednost dela postane pozitivna.

Lahko podamo primere adiabatskih procesov, ki so realizirani v vseh možnih primerih naravni pojavi, kot tudi v mehanizmih in napravah, ki jih je ustvaril človek. Tako je njihova navzočnost opazna pri širjenju zvoka v plinu. In sama Zemljino vzdušje je adiabatni makroproces, med katerim se izvaja določeno delo na plinih, ki ga sestavljajo, in jih povečuje potencialna energija. Ta teorija je zdaj razširjena na druge astronomske predmete.

Obravnavani procesi so prisotni v vseh brez izjemnih termičnih strojev in mehanizmov: lokomotive, dizelske lokomotive, motorji z notranjim zgorevanjem in drugi, kjer je potrebno izključiti prenos toplotne energije.