Αδιαβατική μεταβολή

Στη Θερμοδυναμική, αδιαβατική μεταβολή ιδανικού αερίου είναι η μεταβολή η οποία συμβαίνει χωρίς το αέριο να ανταλάσσει θερμότητα με το περιβάλλον ($Q=0\,$). Η γραφική παράστασή της σε διάγραμμα πίεσης-όγκου αναπαρίσταται ως μία απότομη κλίση (πιό απότομη από την ισόθερμη) και, αφού $Q=0\,$, ο πρώτος θερμοδυναμικός νόμος γράφεται $W=-\Delta U\,$. Δηλαδή όλο το παραγόμενο έργο προέρχεται απ' τη μείωση της εσωτερικής ενέργειας του αερίου. Σε μία αντιστρεπτή αδιαβατική μεταβολή η εντροπία του συστήματος παραμένει σταθερή.

Οι αδιαβατικές μεταβολές είναι πιο απότομες από τις ισόθερμες. Επίσης, μεταξύ δύο ισόθερμων μεταβολών μπορεί να υπάρχει μόνο μία αδιαβατική.

Ο νόμος που εκφράζει τη μεταβολή αυτή ονομάζεται νόμος του Poisson και είναι: $p\cdot V^{\gamma }\,$ σταθερό, όπου γ ένας καθαρός αριθμός μεγαλύτερος από το ένα.

Στην αδιαβατική μεταβολή το έργο μπορεί να υπολογιστεί από την εξής σχέση:

$W={\frac {p_{t}\cdot V_{t}-p_{a}\cdot V_{a}}{1-\gamma }}$

όπου t αναφέρεται στην τελική κατάσταση, και $\alpha$ αναφέρεται στην αρχική κατάσταση του αερίου σώματος που υπόκειται στην αδιαβατική μεταβολή.

Τέλος, οι αδιαβατικές μεταβολές χωρίζονται σε:

• Αδιαβατικές εκτονώσεις/ψύξεις, όπου αυξάνεται ο όγκος και μειώνεται η θερμοκρασία του αερίου.

Με τον όρο αδιαβατική ψύξη χαρακτηρίζεται η απώλεια θερμότητας μιας μάζας αέρος, που οφείλεται στη διαστολή της στην ελεύθερη ατμόσφαιρα.

Ο αέρας στην ατμόσφαιρα, εκτός από την καθ΄ ύψος ελάττωση της θερμοκρασίας του, ψύχεται και αδιαβατικά. Δηλαδή η μάζα αέρoς που βρίσκεται κοντά στο έδαφος θερμαίνεται, στη συνέχεια διαστέλλεται και γενόμενη ελαφρότερη αρχίζει ν΄ ανεβαίνει υψηλότερα. Η διαστολή της ανερχόμενης αυτής αέριας μάζας έχει ως συνέπεια την πτώση της θερμοκρασίας της αφού τα μόριά της αρχίζουν ν΄ απομακρύνονται μεταξύ τους. Αυτή η μετακίνηση όμως των μορίων σημαίνει ακόμη παραγωγή έργου. Για να παραχθεί λοιπόν αυτό το έργο απαιτείται κάποια ενέργεια και σαν τέτοια ενέργεια ξοδεύεται η θερμότητα που έχει αυτή η αέρια μάζα.

Αυτός ο τρόπος ελάττωσης της θερμότητας της αέρινης μάζας που ανέρχεται, στην επιστήμη της θερμοδυναμικής χαρακτηρίζεται αδιαβατική ψύξη, που σημαίνει, ψύξη χωρίς επίδραση θερμοκρασίας περιβάλλοντος, στη δε Μετεωρολογία ισούται αυτή με 1 βαθμό Κελσίου για κάθε 100 μέτρα περίπου ανύψωση ξηρού αέρα.

Η αδιαβατική ψύξη, εν προκειμένω ψύξη με διαστολή ή εκτόνωση, παίζει σημαντικό ρόλο στην ισορροπία των αέριων μαζών στην ατμόσφαιρα.

• Αδιαβατικές συμπιέσεις/θερμάνσεις, όπου ο όγκος μειώνεται και η θερμοκρασία του αερίου αυξάνεται.

Δείτε επίσης

• Θερμοβαθμίδα