Адијабатски процес

Процеси у којима гас не размењује топлоту са околином називају се адијабатски процеси.

Значи:

$Q=0$

Постоје два начина да испунимо постављени услов.

Први је да гас затворимо у посуду која је максимално топлотно изолована од своје околине (за шта би била најбоља изолација као и у термос боци).
Други начин је да се процес у гасу деси јако брзо, тако да гас – у току трајања процеса – нема времена за значајнију размену топлоте са својом околином. При брзом сабијању сваки гас се загрева, а при брзом ширењу се хлади.

Очигледно је да је најбоља комбинација ова два метода. У реалним условима врло је тешко остварити адијабатски процес, јер је немогуће потпуно изоловати гас од околне средине. Међутим, што је мања количина топлоте коју гас прими од околне средине, или њој преда, то је посматрани процес ближи адијабатском.

Ако се у гасу дешава неки адијабатски процес, тада би и за овај гас морао да важи први принцип термодинамике:

$Q=\triangle U+A$

Како је услов адијабатског процеса:

$Q=0$

на основу:

$0=\triangle U+A$

При адијабатским процесима систем врши рад само на рачун своје унутрашње енергије:

$-\triangle U=A$ значи да ће при позитивном раду доћи до негативне промене унутрашње енергије ако је процес адијабатски. Другим речима, ако дође до брзог, тј. адијабатског ширења гаса тада ће обавезна последица бити и његово хлађење. Ово има примену код већине система за хлађење: фрижидери, замрзивачи итд.
$\triangle U=-A$ значи да ће при негативном раду доћи до позитивне промене унутрашње енергије ако је процес адијабатски. То значи да ако дође до брзог, тј. адијабатског сабијања гаса тада ће последица бити загревање гаса. На пример у цилиндрима дизел мотора долази до изузетно брзог, тј. адијабатског сабијања аеросола нафте, па као последица температура порасте изнад тачке паљења нафте, па се нафта упали и експлодира и одбаци клип… Дакле, паљење се не врши електричном варницом из свећице – као код бензинског мотора – већ адијабатским сабијањем. Овим се објашњава загревање пумпе за пумпање гума аутомобила.

За адијабатски процес важи Поасонова формула која подсећа на Бојл – Мариотов закон (изотермски процес). Поасонова формула гласи:

$pV^{\gamma}=const$

где је $\gamma=\frac{C_{Mp}}{C_{MV}}$ Поасонов број:

за једноатомски гас $\gamma=\frac{5}{3}=1,67$
за двоатомски гас $\gamma=\frac{7}{3}=1,40$

На графику приказана су, упоредо, два процеса: први је изотермско ширење гаса (горња линија), док је други његово адијабатско ширење ( доња линија).

Објашњење је следеће: при изотермском ширењу гаса постоји само један разлог за смањење притиска, а то је управо повећање запремине. Међутим, при адијабатском ширењу постоје два узрока за смањење притиска: један је повећање запремине, док је други смањење температуре – јер се при брзом адијабатском ширењу гас хлади.

Једначина – веза температура-запремина гаса:

$p_{1}V_1^\gamma=p_{2}V_2^\gamma$