Adyabatik ve politropik süreçler arasındaki temel fark, adyabatik süreçlerde ısı transferi olmamasına karşın politropik süreçlerde ısı aktarımının gerçekleşmesidir.
Kimyada evreni ikiye böleriz. Çalışacağımız kısım “bir sistem”, geri kalan kısım ise “çevre”. Bir sistem bir organizma, bir reaksiyon kabı veya hatta tek bir hücre olabilir. Sistemleri, sahip oldukları etkileşim türlerine veya gerçekleşen değişim türlerine göre birbirinden ayırt edebiliriz. Sistemleri açık ve kapalı sistemler olarak iki gruba ayırabiliriz. Bazen maddeler ve enerji sistem sınırlarından geçebilir. Değişen enerji, ışık enerjisi, ısı enerjisi, ses enerjisi vb. gibi çeşitli şekillerde olabilir. Bir sistemin enerjisi sıcaklık farkından dolayı değişiyorsa, bir ısı akışı var deriz. Adyabatik ve politropik, sistemlerde ısı transferi ile ilgili iki termodinamik süreçtir.
Adyabatik nedir?
Adyabatik değişim, sistemin içine veya dışına ısı transferinin olmadığı değişimdir. Bu ısı transferi sınırlaması esas olarak iki şekilde gerçekleşir. Biri, ısının içeri girmemesi veya var olmaması için termal olarak yalıtılmış bir sınır kullanmaktır. Örneğin, bir Dewar şişesinde gerçekleştirdiğimiz tepkime adyabatiktir. İkinci olarak, bir süreç çok hızlı gerçekleştiğinde adyabatik bir süreç gerçekleşir; böylece ısıyı içeri ve dışarı aktarmak için zaman kalmaz.
Termodinamikte, adyabatik değişiklikleri dQ=0 olarak gösterebiliriz, burada Q ısı enerjisidir. Bu durumlarda, basınç ve sıcaklık arasında bir ilişki vardır. Bu nedenle, adyabatik koşullarda basınç nedeniyle sistem değişir.
Örneğin, bulut oluşumunda ve büyük ölçekli konveksiyonel akımlarda neler olduğunu düşünün. Daha yüksek irtifalarda, daha düşük atmosfer basıncı vardır. Hava ısındığında, yükselme eğilimindedir. Dış hava basıncı düşük olduğu için yükselen hava parseli genişlemeye çalışacaktır. Genişlerken hava molekülleri çalışır ve bu onların sıcaklıklarını değiştirir. Bu yüzden yükselirken sıcaklık düşer.
Şekil 01: Bulut Oluşumu Adyabatik Sürecin Bir Örneğidir
Termodinamiğe göre, hava parselindeki enerji sabit kalır, ancak farklı enerji formlarına dönüştürülebilir (genleşme işini yapmak veya belki sıcaklığını korumak için). Ancak dışarıyla ısı alışverişi olmaz. Aynı fenomeni hava sıkıştırmasına da uygulayabiliriz (örn.g., bir piston). Bu durumda hava parseli sıkıştırıldığında sıcaklık artar. Bu işlemlere adyabatik ısıtma ve soğutma denir.
Politropik nedir?
Politropik süreç bir ısı transferi ile gerçekleşir. Ancak bu süreçte ısı transferi tersinir şekilde gerçekleşir.
Şekil 02: Sıcak Güneşte Balon Üflemek Politropik İşleme Bir Örnektir
Bir gaz bu tür bir ısı transferine maruz kaldığında, politropik bir süreç için aşağıdaki denklem doğrudur.
PVn=sabit
P basınç, V hacim ve n bir sabittir. Bu nedenle, politropik gaz genleşme/sıkıştırma işleminde PV'yi sabit tutmak için sistem ile çevre arasında hem ısı hem de iş alışverişi gerçekleşir. Bu nedenle politropik adyabatik olmayan bir süreçtir.
Adyabatik ve Politropik Arasındaki Fark Nedir?
Adyabatik değişim, politropik süreç bir ısı transferi ile gerçekleşirken, sistemin içine veya dışına ısı transferinin olmadığı değişimdir. Bu nedenle, adyabatik ve politropik işlemler arasındaki temel fark, adyabatik işlemlerde ısı transferi olmazken politropik işlemlerde ısı transferi gerçekleşmesidir. Ayrıca, dQ=0 denklemi adyabatik süreç için, PVn=sabit denklemi ise politropik süreç için doğrudur.
Özet – Adyabatik ve Politropik
Adyabatik ve politropik süreç iki önemli termodinamik süreçtir. Adyabatik ve politropik süreçler arasındaki temel fark, adyabatik süreçlerde ısı transferi olmaması, politropik süreçlerde ise ısı aktarımının gerçekleşmesidir.
