La differenza fondamentale tra i processi adiabatici e politropici è che nei processi adiabatici non si verifica alcun trasferimento di calore mentre nei processi politropici si verifica il trasferimento di calore.
In chimica, dividiamo l'universo in due parti. La parte che studieremo è “un sistema”, e il resto è “l'ambiente circostante”. Un sistema può essere un organismo, un recipiente di reazione o anche una singola cellula. Possiamo distinguere i sistemi gli uni dagli altri dal tipo di interazioni che hanno o dal tipo di scambi che hanno luogo. Possiamo classificare i sistemi in due gruppi come sistemi aperti e chiusi. A volte le questioni e l'energia possono attraversare i confini del sistema. L'energia scambiata può assumere diverse forme come energia luminosa, energia termica, energia sonora, ecc. Se l'energia di un sistema cambia a causa di una differenza di temperatura, diciamo che c'è stato un flusso di calore. Adiabatico e politropico sono due processi termodinamici che riguardano il trasferimento di calore nei sistemi.
Cos'è l'adiabatico?
Il cambiamento adiabatico è quello in cui nessun calore viene trasferito all'interno o all'esterno del sistema. Questa limitazione del trasferimento di calore si verifica principalmente in due modi. Uno consiste nell'utilizzare un confine termicamente isolato in modo che nessun calore possa entrare o esistere. Ad esempio, una reazione che eseguiamo in una fiaschetta Dewar è adiabatica. In secondo luogo, un processo adiabatico si verifica quando un processo avviene molto rapidamente; quindi, non c'è più tempo per trasferire il calore dentro e fuori.
In termodinamica, possiamo mostrare i cambiamenti adiabatici come dQ=0 dove Q è l'energia termica. In questi casi esiste una relazione tra pressione e temperatura. Pertanto, il sistema cambia a causa della pressione in condizioni adiabatiche.
Ad esempio, pensa a cosa succede nella formazione di nubi e nelle correnti convettive su larga scala. Ad altitudini più elevate, c'è una pressione atmosferica inferiore. Quando l'aria si riscalda, tende a salire. Poiché la pressione dell'aria esterna è bassa, il pacco d'aria in aumento cercherà di espandersi. Quando si espandono, le molecole d'aria funzionano e questo altererà la loro temperatura. Ecco perché la temperatura si riduce durante l'aumento.
Figura 01: La formazione di nubi è un esempio di processo adiabatico
Secondo la termodinamica, l'energia nella particella d'aria rimane costante, ma può essere convertita in diverse forme di energia (per fare il lavoro di espansione o magari per mantenerne la temperatura). Tuttavia, non c'è scambio di calore con l'esterno. Possiamo applicare questo stesso fenomeno anche alla compressione dell'aria (es.g., un pistone). In quella situazione, quando il pacco d'aria si comprime, la temperatura aumenta. Questi processi sono chiamati riscaldamento e raffreddamento adiabatico.
Cos'è il politropico?
Il processo politropico si verifica con un trasferimento di calore. Tuttavia, il trasferimento di calore avviene in modo reversibile in questo processo.
Figura 02: Soffiare un pallone sotto il sole caldo è un esempio di processo politropico
Quando un gas subisce questo tipo di trasferimento di calore, la seguente equazione vale per un processo politropico.
PVn=costante
Dove P è la pressione, V è il volume e n è una costante. Quindi, per mantenere costante il fotovoltaico nel processo di espansione/compressione del gas politropico, si verifica sia lo scambio di calore che di lavoro tra il sistema e l'ambiente circostante. Pertanto, il politropico è un processo non adiabatico.
Qual è la differenza tra adiabatico e politropico?
Il cambiamento adiabatico è quello in cui nessun calore viene trasferito all'interno o all'esterno del sistema mentre il processo politropico avviene con un trasferimento di calore. Quindi, la differenza chiave tra i processi adiabatici e politropici è che nei processi adiabatici non si verifica alcun trasferimento di calore mentre nei processi politropici si verifica il trasferimento di calore. Inoltre, l'equazione dQ=0 vale per il processo adiabatico mentre l'equazione PVn=costante vale per il processo politropico.
Riepilogo – Adiabatico vs Politropico
Il processo adiabatico e quello politropico sono due importanti processi termodinamici. Il differenza fondamentale tra i processi adiabatici e politropici è quello nei processi adiabatici non si verifica alcun trasferimento di calore mentre nei processi politropici si verifica il trasferimento di calore.
