Адиабатический процесс
Адиабатический процесс — это изменение состояния термодинамической системы, при котором система не получает и не отдаёт тепло окружающей среде. Поэтому количество теплоты равно нулю: \(Q=0\), а энергия газа изменяется за счёт совершения работы или работы внешних сил.
Связь с первым законом термодинамики
Согласно первому закону термодинамики, количество теплоты, переданное газу, расходуется на изменение его внутренней энергии и работу газа: \(Q=\Delta U+A\). В адиабатическом процессе \(Q=0\), поэтому
Если газ расширяется и совершает положительную работу \(A>0\), его внутренняя энергия уменьшается. Для идеального газа это обычно означает понижение температуры. При сжатии внешние силы совершают работу над газом, температура и внутренняя энергия повышаются.
Для идеального газа при обратимом адиабатическом процессе давление, объём и температура связаны специальным соотношением, которое рассматривается на странице уравнение адиабатического процесса.
Газ быстро расширяется в цилиндре с хорошо теплоизолированными стенками. Теплообмена нет, поэтому \(Q=0\). Газ совершает работу над поршнем, его внутренняя энергия уменьшается, а температура падает.
Адиабатический процесс не означает постоянную температуру. Постоянная температура — признак изотермического процесса. В адиабатическом процессе температура может изменяться, потому что изменяется внутренняя энергия газа.
Газ адиабатически расширяется и совершает работу \(A>0\). Как изменяется его внутренняя энергия?
Главное
- Адиабатический процесс проходит без теплообмена: \(Q=0\).
- По первому закону термодинамики при этом \(\Delta U=-A\): расширение охлаждает газ, а сжатие нагревает его.
- Адиабатический процесс нельзя путать с изотермическим: температура здесь обычно изменяется.