Der Hauptunterschied zwischen adiabat und isotherm ist, dass adiabat bedeutet, dass es keinen Wärmeaustausch zwischen dem System und der Umgebung gibt, während isotherm bedeutet, dass es keine Temperaturänderung gibt.
Für die Zwecke der Chemie ist das Universum in zwei Teile geteilt. Der Teil, der uns interessiert, wird als System bezeichnet, der Rest als Umgebung. Ein System kann ein Organismus, ein Reaktionsgefäß oder sogar eine einzelne Zelle sein. Die Systeme unterscheiden sich durch die Art ihrer Interaktionen oder durch die Art des Austauschs, der stattfindet.
Systeme können in offene Systeme und geschlossene Systeme eingeteilt werden. Manchmal können Materie und Energie über die Systemgrenzen hinweg ausgetauscht werden. Die ausgetauschte Energie kann verschiedene Formen annehmen, wie Lichtenergie, Wärmeenergie, Schallenergie usw. Wenn sich die Energie eines Systems aufgrund eines Temperaturunterschieds ändert, sprechen wir von einem Wärmefluss. Adiabat und Polytrop sind zwei thermodynamische Prozesse, die mit der Wärmeübertragung in Systemen zusammenhängen.
Was ist adiabat?
Adiabatische Änderung ist eine Änderung, bei der keine Wärme in das System hinein oder aus ihm heraus übertragen wird. Die Wärmeübertragung kann hauptsächlich auf zwei Arten gestoppt werden. Eine besteht darin, eine thermisch isolierte Begrenzung zu verwenden, damit keine Wärme ein- oder austreten kann. Beispielsweise ist eine in einem Dewar-Kolben durchgeführte Reaktion adiabat. Die andere Art von adiabatischen Prozessen tritt auf, wenn ein Prozess sehr schnell abläuft; somit bleibt keine Zeit mehr, Wärme rein und raus zu übertragen.
In der Thermodynamik werden adiabatische Änderungen durch dQ=0 dargestellt. In diesen Fällen besteht eine Beziehung zwischen Druck und Temperatur. Daher erfährt das System Änderungen aufgrund des Drucks unter adiabatischen Bedingungen. Dies geschieht bei Wolkenbildung und großräumigen Konvektionsströmungen. In höheren Lagen herrscht ein niedrigerer atmosphärischer Druck. Wenn Luft erwärmt wird, neigt sie dazu, nach oben zu steigen. Da der Außenluftdruck niedrig ist, versucht das aufsteigende Luftpaket, sich auszudehnen. Beim Ausdehnen arbeiten die Luftmoleküle, und dies wirkt sich auf ihre Temperatur aus. Deshalb sinkt die Temperatur beim Aufstehen.
Abbildung 01: Adiabatischer Prozess
Laut Thermodynamik bleibt die Energie im Paket konstant, kann aber umgewandelt werden, um die Expansionsarbeit zu leisten oder vielleicht seine Temperatur zu h alten. Es findet kein Wärmeaustausch mit der Außenwelt statt. Dasselbe Phänomen lässt sich auch auf die Luftkompression anwenden (z. B.: ein Kolben). In dieser Situation steigt die Temperatur, wenn das Luftpaket komprimiert wird. Diese Prozesse nennt man adiabatische Erwärmung und Abkühlung.
Was ist isotherm
Isothermische Änderung ist diejenige, bei der das System auf einer konstanten Temperatur bleibt. Daher ist dT=0. Ein Prozess kann isotherm sein, wenn er sehr langsam abläuft und wenn der Prozess reversibel ist. Damit die Änderung sehr langsam erfolgt, bleibt genügend Zeit, um die Temperaturschwankungen auszugleichen. Wenn ein System außerdem wie ein Kühlkörper wirken kann, wo es nach der Aufnahme von Wärme eine konstante Temperatur aufrechterh alten kann, handelt es sich um ein isothermes System.
Abbildung 2: Isothermische Änderung
Für einen idealen Druck unter isothermen Bedingungen kann der Druck aus der folgenden Gleichung angegeben werden.
P=nRT /V
Seit Arbeit kann W=PdV folgende Gleichung abgeleitet werden.
W=nRT ln (Vf/Vi)
Daher entsteht bei konstanter Temperatur die Expansions- oder Kompressionsarbeit, während sich das Systemvolumen ändert. Da bei einem isothermen Prozess (dU=0) keine innere Energieänderung stattfindet, wird die gesamte zugeführte Wärme zur Verrichtung von Arbeit verwendet. Das passiert in einer Wärmekraftmaschine.
Was ist der Unterschied zwischen adiabat und isotherm?
Adiabat bedeutet, dass es keinen Wärmeaustausch zwischen dem System und der Umgebung gibt, daher steigt die Temperatur, wenn es sich um eine Kompression handelt, oder die Temperatur sinkt bei Expansion. Im Gegensatz dazu bedeutet isotherm, dass es keine Temperaturänderung gibt; somit ist die Temperatur in einem System konstant. Dies wird durch Veränderung der Wärme erreicht. Bei Adiabaten ist dQ=0, aber dT≠0. Bei isothermen Änderungen ist jedoch dT=0 und dQ ≠0. Dies ist also der Hauptunterschied zwischen adiabat und isotherm. Außerdem finden die adiabatischen Änderungen schnell statt, während die isothermen Änderungen sehr langsam erfolgen.
Die folgende Infografik fasst die Unterschiede zwischen adiabat und isotherm zusammen.
Zusammenfassung – Adiabat vs. Isotherm
Der Hauptunterschied zwischen adiabat und isotherm ist, dass adiabat bedeutet, dass es keinen Wärmeaustausch zwischen dem System und der Umgebung gibt, während isotherm bedeutet, dass es keine Temperaturänderung gibt.
Image Courtesy:
1. „Adiabat“(CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
2. „Isothermischer Prozess“von Netheril96 – Eigene Arbeit (CC0) über Commons Wikimedia
