In der Thermodynamik ist eine adiabatische Wand eine Wand, die keine Wärmeübertragung von einer Seite zur anderen zulässt. Eine adiabatische Wand lässt keine Wärme in ein thermodynamisches System ein- oder aus ihm heraus.
Adiabatische Wände sind theoretische Konzepte, da sie, wenn sie existieren, ein perfekter Wärmeisolator wären. Gegenwärtig ermöglicht jeder Wärmeisolator, so gut er auch sein mag, immer eine gewisse Übertragung von Wärmeenergie.
Beispiele für adiabatische Wände
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Die Isolierung eines Hauses. Ein perfekter Isolator lässt keine thermische Wechselwirkung mit der Außenseite des Hauses zu.
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Die Luftschichten eines Sonnenkollektors. Bei Sonnenkollektoren befindet sich zwischen der dunklen Oberfläche, auf der die Sonnenstrahlung eingefangen wird, und der Außenseite eine Luftschicht, deren Aufgabe es ist, Wärmeströme zu verhindern.
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Doppelt verglaste Fenster. Das Ziel des Einbaus von Doppelglas in den Fenstern besteht eigentlich darin, eine Luftschicht zwischen ihnen zu schaffen und den Wärmefluss zu verhindern.
Was ist ein adiabatischer Prozess?
Ein adiabatischer Prozess ist ein Prozess, bei dem das System keine Wärme mit seiner Umgebung austauscht. Diese Prozesse können auch isentrop sein, in diesem Fall ist der Prozess auch reversibel.
Dieser Begriff bezieht sich auf Elemente, die eine Wärmeübertragung mit der Umgebung verhindern. Eine isolierte Wand kommt diesem Konzept ziemlich nahe.
Bei der Klimatisierung sind die Befeuchtungsvorgänge (Einbringung von Wasserdampf) adiabat, da trotz unterschiedlicher Lufttemperatur und relativer Luftfeuchtigkeit keine Wärmeübertragung stattfindet. Ein weiteres Beispiel ist die adiabatische Flammentemperatur, das ist die Temperatur, die eine Flamme erreichen könnte, wenn es keinen Wärmeverlust an die Umgebung gäbe.
Adiabatisches Erhitzen und Abkühlen sind Prozesse, die üblicherweise aufgrund der Druckänderung eines Gases auftreten. Dies kann mit dem idealen Gasgesetz quantifiziert werden.
Adiabatische Prozesse können in offenen Systemen nicht auftreten.
Unterschied zwischen einem adiabatischen Prozess und einem isothermen Prozess
Ein Prozess ist adiabat, wenn keine Wärme mit der Umgebung ausgetauscht wird. Im Gegensatz dazu ist ein isothermer Prozess der umgekehrte Fall: Bei einem isothermen Prozess findet die maximale Wärmeübertragung statt.
Wenn ein exothermer Prozess adiabatisch durchgeführt wird, steigt die Temperatur des Systems, da das System die erzeugte Wärme zurückhält.
Wird dagegen ein endothermer Prozess adiabatisch durchgeführt, sinkt die Temperatur des Systems, da die erforderliche Wärme nicht von außen zugeführt wird. Ein Beispiel hierfür ist der Betrieb eines Kühlschranks, bei dem sich ein komprimiertes Gas durch eine Verengung ausdehnt. Die Gastemperatur sinkt somit.
Wie beim Kühlschrank deutlich wird, ist es manchmal nicht schwer, ein System von der Außenwelt zu isolieren. Wenn ein Prozess sehr schnell abläuft, bleibt keine Zeit, Wärme mit der Umgebung auszutauschen, und der Prozess im ersten Ansatz ist adiabat.
isothermer Prozess
Das Gegenteil ist jener Prozess, bei dem der Wärmeaustausch mit der Umgebung dafür sorgt, dass sich die Temperatur während des Prozesses nicht ändert. Dies wird als isothermer Prozess bezeichnet. Viele im Stand der Technik verwendete zyklische Prozesse enthalten sowohl adiabatische als auch isotherme Komponenten.
In der Praxis sind die Zustandsänderungen weder vollständig adiabat noch vollständig isotherm, sondern die Zustandsänderungen liegen zwischen beiden. Dies nennt man polytrope Zustandsänderungen.
