الاختلاف الرئيسي بين العمليات الحافظة للحرارة والعمليات متعددة الاتجاهات هو أنه في العمليات الحافظة للحرارة لا يحدث انتقال للحرارة بينما يحدث نقل الحرارة في العمليات متعددة الاتجاهات.
في الكيمياء ، نقسم الكون إلى قسمين. الجزء الذي سنقوم بدراسته هو "النظام" والباقي هو "المحيط". يمكن أن يكون النظام كائنًا حيًا أو وعاء تفاعل أو حتى خلية واحدة. يمكننا التمييز بين الأنظمة من خلال نوع التفاعلات التي تجريها أو حسب أنواع التبادلات التي تحدث. يمكننا تصنيف الأنظمة إلى مجموعتين على أنها أنظمة مفتوحة ومغلقة. في بعض الأحيان يمكن أن تمر الأمور والطاقة عبر حدود النظام.يمكن أن تتخذ الطاقة المتبادلة عدة أشكال مثل الطاقة الضوئية ، الطاقة الحرارية ، الطاقة الصوتية ، إلخ. إذا تغيرت طاقة النظام بسبب اختلاف درجة الحرارة ، نقول إنه كان هناك تدفق للحرارة. Adiabatic و polytropic هما عمليتان ديناميتان حراريتان تتعلقان بنقل الحرارة في الأنظمة.
ما هو Adiabatic؟
التغيير الأديباتي هو التغيير الذي لا يتم فيه نقل الحرارة إلى النظام أو خارجه. يحدث الحد من نقل الحرارة هذا بشكل أساسي بطريقتين. أحدهما هو استخدام حدود معزولة حرارياً بحيث لا يمكن دخول الحرارة أو وجودها. على سبيل المثال ، التفاعل الذي نقوم به في دورق ديوار يكون ثابت الحرارة. ثانيًا ، تحدث العملية الثابتة عندما تتم العملية بسرعة كبيرة ؛ وبالتالي ، لا يوجد وقت متبقي لنقل الحرارة إلى الداخل والخارج.
في الديناميكا الحرارية ، يمكننا إظهار التغيرات الحافظة للحرارة مثل dQ=0 حيث Q هي الطاقة الحرارية. في هذه الحالات ، هناك علاقة بين الضغط ودرجة الحرارة. لذلك ، يتغير النظام بسبب الضغط في الظروف الثابتة.
على سبيل المثال ، فكر في ما يحدث في تكوين السحب والتيارات الحرارية واسعة النطاق. في الارتفاعات العالية ، يكون هناك ضغط جوي أقل. عندما يسخن الهواء ، يميل إلى الارتفاع. لأن ضغط الهواء الخارجي منخفض ، سيحاول طرد الهواء الصاعد أن يتوسع. عند التمدد ، تعمل جزيئات الهواء ، وهذا سيغير درجة حرارتها. لهذا تنخفض درجة الحرارة عند الارتفاع.
الشكل 01: تكوين السحب هو مثال على عملية Adiabatic
وفقًا للديناميكا الحرارية ، تظل الطاقة في طرد الهواء ثابتة ، ولكن يمكن تحويلها إلى أشكال طاقة مختلفة (للقيام بعمل التمدد أو ربما للحفاظ على درجة حرارته). ومع ذلك ، لا يوجد تبادل حراري مع الخارج. يمكننا تطبيق هذه الظاهرة نفسها على ضغط الهواء أيضًا (على سبيل المثال.ز ، مكبس). في هذه الحالة ، عندما يضغط طرد الهواء ، تزداد درجة الحرارة. تسمى هذه العمليات بالتسخين والتبريد الحرارى.
ما هو بوليتروبيك؟
تحدث عملية Polytropic مع نقل الحرارة. ومع ذلك ، يحدث انتقال الحرارة بشكل عكسي في هذه العملية.
الشكل 02: نفخ بالون في الشمس الحارقة هو مثال على عملية بوليتروبيك
عندما يخضع الغاز لهذا النوع من نقل الحرارة ، فإن المعادلة التالية صحيحة بالنسبة لعملية متعددة الاتجاهات.
PVn=ثابت
حيث P هو الضغط ، V هو الحجم و n ثابت. ومن ثم ، للحفاظ على ثابت الكهروضوئية في عملية توسيع / ضغط الغاز متعدد الاتجاهات ، يتم تبادل الحرارة والعمل بين النظام والمناطق المحيطة به. لذلك ، فإن polytropic هي عملية غير ثابتة الحرارة.
ما هو الفرق بين Adiabatic و Polytropic؟
التغيير الأديباتي هو التغيير الذي لا يتم فيه نقل الحرارة داخل النظام أو خارجه بينما تحدث العملية متعددة الاتجاهات مع انتقال الحرارة. ومن ثم ، فإن الاختلاف الرئيسي بين العمليات الحافظة للحرارة والعمليات متعددة الاتجاهات هو أنه في العمليات الحافظة للحرارة ، لا يحدث انتقال للحرارة بينما يحدث نقل الحرارة في العمليات متعددة الاتجاهات. علاوة على ذلك ، فإن المعادلة dQ=0 صحيحة لعملية ثابت الحرارة بينما المعادلة PVn=ثابت صحيحة لعملية متعددة الاتجاهات.
ملخص - Adiabatic مقابل Polytropic
العملية الأديباتية و polytropic هما عمليتان هامتان للديناميكا الحرارية. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين العمليات الحافظة للحرارة والعمليات متعددة الاتجاهات في أنه في العمليات الثابتة للحرارة ، لا يحدث انتقال للحرارة بينما يحدث نقل الحرارة في العمليات متعددة الاتجاهات.
