หลักการพื้นฐานของอุณหพลศาสตร์สรุปโหมดการถ่ายโอนพลังงานระหว่างสองเอนทิตี มีกระบวนการหลายอย่างที่การถ่ายโอนพลังงานดังกล่าวเกิดขึ้น และกระบวนการต่างๆ เหล่านี้เรียกว่ากระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ พวกเขามักจะแสดงเป็นหน้าที่ของความดันและปริมาตรหรืออุณหภูมิและเอนโทรปี Adiabatic และ Isentropic เป็นสองกระบวนการดังกล่าว
อะเดียแบติก vs ไอเซนทรอปิก
ความแตกต่างระหว่างคำศัพท์อะเดียแบติกและไอเซนโทรปิกอยู่ในกลไกการถ่ายเทพลังงานที่เกี่ยวข้องและประเภทของระบบที่ตามมา คำศัพท์ทั้งสองมีความหมายต่างกัน อย่างไรก็ตาม ในแง่ของเทอร์โมไดนามิกส์ สิ่งเหล่านี้เป็นตัวแทนของสภาวะภายนอกที่กำหนดในระบบพลังงานเฉพาะ
คำว่า อะเดียแบติก หมายความว่าไม่มีการถ่ายเทความร้อน กล่าวคือ ความร้อนจะไม่สูญหายหรือได้รับในการถ่ายโอนพลังงาน ดังนั้นจึงเป็นระบบฉนวนความร้อน แสดงถึงกระบวนการถ่ายเทพลังงานในอุดมคติ อาจย้อนกลับได้ (โดยที่พลังงานภายในทั้งหมดไม่เปลี่ยนแปลง) หรือย้อนกลับไม่ได้ (พลังงานภายในทั้งหมดเปลี่ยนแปลง) ในกระบวนการอะเดียแบติก ความร้อนทั้งหมดที่แลกเปลี่ยนระหว่างระบบและบริเวณโดยรอบจะเป็นศูนย์ เป็นผลให้ตัวแปรเดียวที่มีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของระบบคืองานที่ทำ
ไอเซนโทรปิก หมายถึงกระบวนการอะเดียแบติกในอุดมคติ ซึ่งเป็นกระบวนการที่สามารถย้อนกลับได้และไม่มีการเปลี่ยนแปลงในเอนโทรปี ทั้งกระบวนการไอเซนโทรปิกและกระบวนการอะเดียแบติกย้อนกลับเป็นประเภทของกระบวนการโพลีโทรปิก กระบวนการ Polytropic คือกระบวนการที่ปฏิบัติตามPV = C ในกรณีนี้ P หมายถึงความดัน V หมายถึงปริมาตร และ n ในสองกระบวนการดังกล่าวคือ ? และ C เป็นค่าคงที่ กระบวนการอะเดียแบติกเกิดขึ้นในระบบที่แยกด้วยความร้อนอย่างเข้มงวด ในขณะที่กระบวนการไอเซนโทรปิกอาจไม่เป็นเช่นนั้น
ตารางเปรียบเทียบระหว่างอะเดียแบติกและไอเซนทรอปิก
| พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ | อะเดียแบติก | ไอเซนโทรปิก |
|---|---|---|
| เงื่อนไขสำคัญ | – ระบบฉนวนที่สมบูรณ์แบบ– กระบวนการที่รวดเร็วเพื่ออำนวยความสะดวกในการถ่ายเทความร้อน | – เอนโทรปีต้องคงค่าคงที่– ย้อนกลับได้ |
| ความสัมพันธ์ของแก๊สในอุดมคติ | ย้อนกลับได้: PV? = ค่าคงที่ย้อนกลับไม่ได้: dU = -P(ต่อ) dV (หน้าที่ของการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายใน ความดัน และปริมาตร) | PV? เป็นค่าคงที่เสมอ |
| พลังงานภายในทั้งหมด(U = Q + W) | พลังงานภายในเท่ากับงานที่ทำเนื่องจากระบบแยกความร้อน (Q = 0) | พลังงานภายในเท่ากับผลรวมของความร้อนภายนอกที่ใช้และงานที่ทำเสร็จ |
| การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปี (ΔS) | ย้อนกลับได้ – ไม่มีการเปลี่ยนแปลงในเอนโทรปีกลับไม่ได้ – การเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีแสดงเป็นฟังก์ชันของการถ่ายเทความร้อนสุทธิและอุณหภูมิของระบบ | เอนโทรปียังคงไม่เปลี่ยนแปลง |
| กรณีการใช้งานที่เป็นไปได้ | ปรากฏการณ์อุตุนิยมวิทยาความร้อนระเบิด | กังหัน |
อะเดียแบติกคืออะไร?
กระบวนการอะเดียแบติกสามารถเป็นได้สองประเภท - การขยายตัวแบบอะเดียแบติกและการบีบอัดแบบอะเดียแบติก ในการขยายตัวแบบอะเดียแบติกของก๊าซในอุดมคติ ก๊าซในอุดมคติภายในระบบจะทำงานและทำให้อุณหภูมิของระบบลดลง เนื่องจากอุณหภูมิลดลง นี่ถือเป็นการทำความเย็นแบบอะเดียแบติก ในทางตรงกันข้าม ในการอัดแบบอะเดียแบติกของก๊าซในอุดมคติ การทำงานจะดำเนินการกับระบบที่ประกอบด้วยก๊าซในสภาพแวดล้อมที่แยกจากความร้อน ส่งผลให้อุณหภูมิของก๊าซสูงขึ้น สิ่งนี้ทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าการให้ความร้อนแบบอะเดียแบติก ดังนั้นคุณสมบัติเหล่านี้จึงถูกนำมาใช้ในการใช้งานในชีวิตจริงโดยเฉพาะ ตัวอย่างเช่น ใช้คุณสมบัติการขยายตัวในหอหล่อเย็นและคุณสมบัติการบีบอัดใช้ในเครื่องยนต์ดีเซล
ไอเซนทรอปิกคืออะไร?
กระบวนการไอเซนโทรปิกตามที่คำศัพท์แนะนำ เป็นกระบวนการที่ไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนสุทธิ และที่สำคัญกว่านั้น เอนโทรปีของระบบเป็นค่าคงที่ ในกระบวนการอะเดียแบติกแบบย้อนกลับได้ การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีเป็นศูนย์ ดังนั้น กระบวนการอะเดียแบติกที่ย้อนกลับได้ทั้งหมดจึงเป็นกระบวนการไอเซนโทรปิก อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ ในทางกลับกันไม่ได้บอกเป็นนัยเสมอไป มีกระบวนการไอเซนโทรปิกที่ไม่ใช่อะเดียแบติก จุดสำคัญที่ควรทราบในกรณีของกระบวนการไอเซนโทรปิกคือการเปลี่ยนแปลงคือเอนโทรปีไม่เกิดขึ้น
ระบบอาจอยู่ภายใต้เอนโทรปีบวกและเอนโทรปีเชิงลบเท่ากันและตรงกันข้าม ในกรณีเช่นนี้ การเปลี่ยนแปลงสุทธิของเอนโทรปียังคงเป็นศูนย์ เนื่องจากค่าเอนโทรปีทั้งสองสมดุลกัน ระบบดังกล่าวไม่ใช่ระบบอะเดียแบติก (เนื่องจากไม่ใช่ระบบที่แยกจากความร้อน) แต่เป็นระบบไอเซนโทรปิก ระบบไอเซนโทรปิกส่วนใหญ่มีลักษณะเด่นคือไม่มีแรงเสียดทาน การขาดแรงเสียดทานนี้เป็นสิ่งที่ทำให้กระบวนการสามารถย้อนกลับได้และเป็นกระบวนการอะเดียแบติกในอุดมคติ
ความแตกต่างหลักระหว่าง Adiabatic และ Isentropic
บทสรุป
มีเส้นทางมากมายที่กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์สามารถทำได้ บนพื้นฐานของผลลัพธ์ที่ระบบจำเป็นต้องให้ ตัวแปรต่างๆ เช่น ความดัน งานที่ทำเสร็จแล้วสามารถแก้ไขได้ ผลลัพธ์ที่ได้จึงเกิดการผสมผสานผลลัพธ์ที่ไม่เหมือนใคร กระบวนการอะเดียแบติกและกระบวนการไอเซนโทรปิกทั้งสองเกิดขึ้นเป็นผลของระบบเทอร์โมไดนามิกส์ที่แตกต่างกัน ซึ่งข้อกำหนดเบื้องต้นเกี่ยวข้องกับพลังงานความร้อนและเอนโทรปีตามลำดับ แม้ว่าจะแตกต่างกันไปตามเงื่อนไขทางระบบ แต่ก็ไม่ใช่ระบบที่แยกจากกัน ทั้งกระบวนการอะเดียแบติกและกระบวนการไอเซนโทรปิกมีกรณีการใช้งานที่สำคัญในชีวิตจริง
อ้างอิง
1. https://sci-hub.se/https://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.1973642 http://www.asimow.com/reprints/PhilTrans_355_255.pdf3.
