Thermodynamique Processus adiabatique

En physique, un processus adiabatique est un processus thermodynamique dans lequel il n'y a pas de transfert de chaleur dans ou hors d'un système et est généralement obtenu en entourant l'ensemble du système avec un matériau fortement isolant ou en effectuant le processus si rapidement qu'il n'y a pas de temps pour qu'un transfert de chaleur important ait lieu.

En appliquant la première loi de la thermodynamique à un processus adiabatique, on obtient:

delta-Depuis delta-U est le changement d'énergie interne et W est le travail effectué par le système, ce que nous voyons les résultats possibles suivants. Un système qui se dilate dans des conditions adiabatiques fait un travail positif, donc l'énergie interne diminue, et un système qui se contracte dans des conditions adiabatiques fait un travail négatif, donc l'énergie interne augmente.

Les courses de compression et d'expansion dans un moteur à combustion interne sont toutes deux des processus approximativement adiabatiques - le peu de transferts de chaleur à l'extérieur du système est négligeable et pratiquement tout le changement d'énergie entre dans le déplacement du piston.

Fluctuations adiabatiques et de température du gaz

Lorsque le gaz est comprimé par des processus adiabatiques, il fait monter la température du gaz grâce à un processus appelé chauffage adiabatique; cependant, l'expansion par des processus adiabatiques contre un ressort ou une pression provoque une baisse de température grâce à un processus appelé refroidissement adiabatique.

Le chauffage adiabatique se produit lorsque le gaz est mis sous pression par le travail effectué sur lui par son environnement, comme la compression du piston dans le cylindre de carburant d'un moteur diesel. Cela peut également se produire naturellement comme lorsque des masses d'air dans l'atmosphère terrestre se pressent sur une surface comme une pente sur une chaîne de montagnes, provoquant une augmentation des températures en raison du travail effectué sur la masse d'air pour diminuer son volume par rapport à la masse terrestre.

Le refroidissement adiabatique, d'autre part, se produit lorsque l'expansion se produit sur des systèmes isolés, ce qui les oblige à travailler sur leurs zones environnantes. Dans l'exemple du flux d'air, lorsque cette masse d'air est dépressurisée par un ascenseur dans un courant de vent, son volume est autorisé à se disperser, réduisant la température.

Échelles de temps et processus adiabatique

Bien que la théorie du processus adiabatique résiste lorsqu'elle est observée sur de longues périodes de temps, des échelles de temps plus petites rendent l'adiabatique impossible dans les processus mécaniques - car il n'y a pas d'isolateurs parfaits pour les systèmes isolés, la chaleur est toujours perdue lorsque le travail est effectué.

En général, les processus adiabatiques sont supposés être ceux où le résultat net de la température reste inchangé, bien que cela ne signifie pas nécessairement que la chaleur n'est pas transférée tout au long du processus. Des échelles de temps plus petites peuvent révéler le transfert minute de chaleur au-dessus des limites du système, qui finalement s'équilibre au cours du travail.

Des facteurs tels que le processus d'intérêt, le taux de dissipation de chaleur, la quantité de travail en panne et la quantité de chaleur perdue par une isolation imparfaite peuvent affecter le résultat du transfert de chaleur dans le processus global, et pour cette raison, l'hypothèse qu'un le processus est adiabatique repose sur l'observation du processus de transfert de chaleur dans son ensemble au lieu de ses petites parties.