Adiabatischer Prozess: schnell oder langsam? [Duplikat]

In der Thermodynamik ist ein adiabatischer Prozess ein Prozess, bei dem kein Wärmeaustausch zwischen dem System und seiner Umgebung stattfindet. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist eine perfekte Isolierung zwischen System und Umgebung (Null-Wärmeleitfähigkeit). Dabei spielt es keine Rolle, wie schnell der Prozess durchgeführt wird; der Wärmeübergang zwischen der Umgebung und dem System Q ist Null. Eine andere Möglichkeit, dies in einem nicht perfekt isolierten System zu erreichen, besteht darin, zunächst die während des Prozesses auftretende Verformung (Ausdehnung/Kompression) sehr schnell auszuführen, sodass keine ausreichende Zeit für die Übertragung einer erheblichen Wärmemenge zur Verfügung steht. Allerdings muss in diesem Fall, wenn der Endzustand des Systems ein thermodynamischer Gleichgewichtszustand sein soll, nach Abschluss der Verformung eine Isolierung aufgeschlagen werden,

Zusammenfassend hat der Begriff adiabatischer Prozess nichts damit zu tun, ob der Prozess reversibel oder irreversibel, schnell oder langsam ist. Es bedeutet nur, dass während des Prozesses vernachlässigbare Wärme entweder zum oder vom System übertragen wird.

Vielleicht werden in der Praxis (ungefähr) adiabatische Prozesse schnell ausgeführt, um sie so adiabat wie möglich zu machen, aber theoretisch könnte man ein isoliertes System haben, in dem Energie erhalten bleibt, was nützlich ist, wenn der Druck überhaupt gut definiert sein soll mal.

Sie können jedoch davon ausgehen, dass jeder Prozess in einem theoretischen Buch langsam abläuft, da die meisten von ihnen als reversibel angenommen werden.

Normalerweise ist die Definition eines adiabatischen Prozesses, dass es keine Wärme- oder Stoffübertragung zwischen dem System und der Umgebung gibt. Diese Definition ist nicht ganz richtig.

Nehmen wir einen Zylinder, der durch einen Kolben geteilt wird. In der einen Hälfte befindet sich ein Gas. Jetzt bewegen Sie den Kolben sehr, sehr schnell, damit das Gas das gesamte Volumen des Zylinders ausfüllen kann. Sie haben den Kolben fast augenblicklich bewegt, viel schneller als die Geschwindigkeit von Gasmolekülen. Obwohl kein Stoff- oder Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfand, ist dies kein adiabatischer Prozess. Da sich die Gasmoleküle über das gesamte verfügbare Volumen ausbreiten, würde sich die Gesamtenergie der Moleküle nicht ändern, sodass sich die Temperatur des Gases nicht ändern würde usw.

Die übliche Formel des adiabatischen Prozesses wird unter der Annahme abgeleitet, dass sich die Parameter des Systems im Vergleich zur Geschwindigkeit der Moleküle im System sehr langsam ändern.

In der Praxis trifft diese Annahme normalerweise zu, wenn es um tatsächliche Gase geht. Die Geschwindigkeit von Molekülen beträgt etwa Kilometer pro Sekunde, kein Kolben bewegt sich so schnell. Aber es gibt einige Wärmelecks. Und je langsamer der Prozess, desto größer ist der Einfluss der Wärmelecks.

Der adiabatische Prozess ist also ein Prozess, der langsam genug ist (im Vergleich zur Geschwindigkeit der Partikel im System) und schnell genug, so dass der Einfluss von Wärmelecks nicht signifikant ist.

Theoretische Physiker müssen sich normalerweise um den ersten Teil dieser Definition kümmern ("heißt es nicht, dass das System isoliert ist?")

Experimentalphysiker müssen sich meist nur um den zweiten Teil kümmern.

UPDATE, um Verwirrung zu vermeiden (oder hinzuzufügen).

Es sieht so aus, als ob es verschiedene Definitionen von "adiabatischen" Prozessen gibt. Nach einer von ihnen wird die oben beschriebene Gasexpansion als adiabat bezeichnet.

Aber keine der Definitionen besagt, dass der adiabatische Prozess schnell sein muss . Die Beschleunigung des Prozesses ist nur ein experimenteller Trick, der erforderlich ist, um den Einfluss von Wärmelecks zu verringern.