Kas ir adiabātiskais process?

Adiabātiskais process ir termodinamisks process, kurā sistēma neiegūst vai nezaudē siltumu apkārtējai videi. Termodinamisko procesu var saprast kā enerģijas izmaiņu mērījumu sistēmā, sākot no sākuma stāvokļa līdz beigu stāvoklim. Termodinamikas pielietojumos sistēma var būt jebkura skaidri noteikta telpa ar vienotu īpašību kopumu, neatkarīgi no tā, vai tā ir planēta, gaisa masa, dīzeļdzinējs vai Visums. Lai gan sistēmām ir daudz termodinamisko īpašību, svarīga šeit ir temperatūras izmaiņas, ko mēra ar siltuma pieaugumu vai siltuma zudumiem.

Sistēmas iekšējās enerģijas izmaiņas notiks ikreiz, kad šī sistēma veic darbu, tāpat kā tad, kad mašīna, ko darbina iekšdedzes degviela, pārvieto savas daļas. Adiabātiskajos procesos, kuros iesaistīta lielākā daļa atmosfēras gāzu, piemēram, gaisa, gāzes saspiešana sistēmā izraisa gāzes sasilšanu, bet izplešanās to atdzesē. Daži tvaika dzinēji ir izmantojuši šo procesu, lai palielinātu spiedienu un tādējādi arī temperatūru, un tiek uzskatīti par adiabātiskajiem dzinējiem. Zinātnieki klasificē adiabātiskos procesus — no mašīnām līdz laikapstākļu sistēmām — atkarībā no tā, vai tie ir atgriezeniski sākotnējā temperatūrā.

Adiabātiskā procesā temperatūras izmaiņas notiks tikai tā veiktā darba dēļ, bet ne siltuma zudumu dēļ apkārtējai videi. Augošais gaiss atdziest, nezaudējot siltumu blakus esošajām gaisa masām. Tas atdziest, jo atmosfēras spiediens, kas saspiež un silda gaisu tuvāk zemes virsmai, samazinās līdz ar augstumu. Samazinoties spiedienam uz gāzi, tā paplašināsies, un termodinamiskie likumi uzskata, ka izplešanās ir darbs. Gaisa masai izplešoties un veicot darbu, tā nezaudē siltumu citām gaisa masām, kurām var būt ļoti atšķirīga temperatūra, un tādējādi notiek adiabātisks process.

Ideālas adiabātiskas sistēmas pastāvēšana ir gandrīz neiespējama, jo parasti tiek zaudēta daļa siltuma. Ir matemātiski vienādojumi, kurus zinātnieki izmanto, lai modelētu adiabātiskos procesus, kas ērtības labad pieņem perfektu sistēmu. Tie ir jāpielāgo, plānojot faktiskos dzinējus vai ierīces. Adiabātiskā procesa pretstats ir izotermisks process, kurā siltums tiek pārnests ārpus sistēmas uz apkārtējo vidi. Ja gāze brīvi izplešas ārpus sistēmas ar regulētu spiedienu, tajā notiek izotermisks process.