Tofauti kuu kati ya adiabatic na isothermal ni kwamba adiabatic inamaanisha hakuna kubadilishana joto kati ya mfumo na mazingira ilhali isothermal inamaanisha hakuna mabadiliko ya joto.
Kwa madhumuni ya kemia, ulimwengu umegawanywa katika sehemu mbili. Sehemu tunayopendezwa nayo inaitwa mfumo, na iliyobaki inaitwa inayozunguka. Mfumo unaweza kuwa kiumbe, chombo cha athari au hata seli moja. Mifumo inatofautishwa na aina ya mwingiliano walio nayo au kwa aina za ubadilishanaji unaofanyika.
Mifumo inaweza kuainishwa katika mbili kama mifumo wazi na mifumo iliyofungwa. Wakati mwingine, mambo na nishati vinaweza kubadilishana kupitia mipaka ya mfumo. Nishati inayobadilishwa inaweza kuchukua aina kadhaa kama vile nishati ya mwanga, nishati ya joto, nishati ya sauti, n.k. Nishati ya mfumo ikibadilika kwa sababu ya tofauti ya halijoto, tunasema kumekuwa na mtiririko wa joto. Adiabatic na polytropic ni michakato miwili ya halijoto, ambayo inahusiana na uhamishaji joto katika mifumo.
Adiabatic ni nini?
Mabadiliko ya Adiabatic ni badiliko ambalo hakuna joto linalohamishwa ndani au nje ya mfumo. Uhamisho wa joto unaweza kusimamishwa hasa kwa njia mbili. Moja ni kwa kutumia mpaka wa maboksi ya joto ili hakuna joto linaloweza kuingia au kutoka. Kwa mfano, majibu yanayofanywa kwenye chupa ya Dewar ni ya adiabatic. Aina nyingine ya mchakato wa adiabatic hutokea wakati mchakato unafanyika kwa haraka sana; kwa hivyo, hakuna wakati uliobaki wa kuhamisha joto ndani na nje.
Katika thermodynamics, mabadiliko ya adiabatic yanaonyeshwa kwa dQ=0. Katika matukio haya, kuna uhusiano kati ya shinikizo na joto. Kwa hiyo, mfumo hupitia mabadiliko kutokana na shinikizo katika hali ya adiabatic. Hii ndio hufanyika katika uundaji wa wingu na mikondo ya kiwango kikubwa cha ubadilishaji. Katika urefu wa juu, kuna shinikizo la chini la anga. Wakati hewa inapokanzwa, inaelekea kwenda juu. Kwa sababu shinikizo la nje la hewa ni la chini, sehemu ya hewa inayoinuka itajaribu kupanua. Wakati wa kupanua, molekuli za hewa hufanya kazi, na hii itaathiri joto lao. Ndiyo maana halijoto hupungua inapopanda.
Kielelezo 01: Mchakato wa Adiabatic
Kulingana na thermodynamics, nishati katika kifurushi hubaki bila kubadilika, lakini inaweza kubadilishwa ili kufanya kazi ya upanuzi au labda kudumisha halijoto yake. Hakuna kubadilishana joto na nje. Jambo hili hili linaweza kutumika kwa mgandamizo wa hewa pia (k.g.: bastola). Katika hali hiyo, wakati sehemu ya hewa inapunguza joto huongezeka. Michakato hii inaitwa adiabatic inapokanzwa na kupoeza.
Isothermal ni nini
Mabadiliko ya isothermal ni yale ambayo mfumo unabaki kwenye halijoto isiyobadilika. Kwa hivyo, dT=0. Mchakato unaweza kuwa wa isothermal, ikiwa unafanyika polepole sana na ikiwa mchakato unaweza kutenduliwa. Ili kwamba, mabadiliko hutokea polepole sana, kuna muda wa kutosha wa kurekebisha tofauti za joto. Zaidi ya hayo, ikiwa mfumo unaweza kufanya kazi kama shimo la joto, ambapo unaweza kudumisha halijoto isiyobadilika baada ya kunyonya joto, ni mfumo wa isothermal.
Kielelezo 2: Mabadiliko ya Isothermal
Kwa bora ina hali ya isothermal, shinikizo linaweza kutolewa kutoka kwa mlinganyo ufuatao.
P=nRT /V
Tangu kazini, W=PdV ifuatayo mlinganyo inaweza kutolewa.
W=nRT ln (Vf/Vi)
Kwa hivyo, kwa halijoto isiyobadilika kazi ya upanuzi au mbanyao hufanyika wakati wa kubadilisha sauti ya mfumo. Kwa kuwa hakuna mabadiliko ya ndani ya nishati katika mchakato wa isothermal (dU=0), joto lote linalotolewa hutumiwa kufanya kazi. Hiki ndicho kinachotokea katika injini ya joto.
Nini Tofauti Kati ya Adiabatic na Isothermal?
Adiabatic inamaanisha hakuna ubadilishanaji wa joto kati ya mfumo na unaozunguka, kwa hivyo, halijoto itaongezeka ikiwa ni mbano, au halijoto itapungua katika upanuzi. Kwa kulinganisha, njia za isothermal, hakuna mabadiliko ya joto; hivyo, joto katika mfumo ni mara kwa mara. Hii hupatikana kwa kubadilisha joto. Katika adiabatic dQ=0, lakini dT≠0. Walakini, katika mabadiliko ya isothermal dT=0 na dQ ≠0. Kwa hivyo, hii ndio tofauti kuu kati ya adiabatic na isothermal. Zaidi ya hayo, mabadiliko ya adiabatic hufanyika haraka, ambapo mabadiliko ya isothermal hufanyika polepole sana.
Mchoro wa maelezo hapa chini ni muhtasari wa tofauti kati ya adiabatic na isothermal.
Muhtasari – Adiabatic vs Isothermal
Tofauti kuu kati ya adiabatic na isothermal ni kwamba adiabatic inamaanisha hakuna kubadilishana joto kati ya mfumo na mazingira ilhali isothermal inamaanisha hakuna mabadiliko ya joto.
Kwa Hisani ya Picha:
1. “Adiabatic” (CC BY-SA 3.0) kupitia Commons Wikimedia
2. "Isothermal process" Na Netheril96 - Kazi mwenyewe (CC0) kupitia Commons Wikimedia
