物理学では、断熱プロセスは熱力学的プロセスであり、システム内外への熱伝達はなく、一般に、システム全体を強力な断熱材で囲むか、時間がないほど急速にプロセスを実行することによって得られます。重要な熱伝達が発生します。
熱力学の第 1 法則を断熱プロセスに適用すると、以下が得られます。
delta-Since delta-U は内部エネルギーの変化であり、W システムによって行われる作業であり、次の可能な結果が表示されます。断熱条件下で膨張するシステムは正の仕事をするため、内部エネルギーは減少し、断熱条件下で収縮するシステムは負の仕事をするため、内部エネルギーは増加します.
内燃機関の圧縮行程と膨張行程は、どちらもほぼ断熱プロセスです。システムの外部への熱伝達はほとんどなく、ほぼすべてのエネルギー変化がピストンの移動に費やされます。
気体の断熱変動と温度変動
ガスが断熱プロセスによって圧縮されると、断熱加熱と呼ばれるプロセスによってガスの温度が上昇します。ただし、ばねまたは圧力に対する断熱プロセスによる膨張は、断熱冷却と呼ばれるプロセスによる温度低下を引き起こします。
断熱加熱は、ディーゼル エンジンの燃料シリンダーのピストン圧縮のように、ガスがその周囲によって行われる仕事によって加圧されるときに発生します。これは、地球の大気中の気団が山脈の斜面などの表面を押し下げ、陸地に対する気団の体積を減少させる仕事のために気温が上昇する場合のように、自然に発生することもあります.
一方、断熱冷却は、孤立したシステムで膨張が発生したときに発生し、周囲の領域で作業を強いられます。空気の流れの例では、空気の塊が風の流れの揚力によって減圧されると、その体積が元に戻り、温度が下がります。
時間スケールと断熱過程
断熱プロセスの理論は長期間にわたって観察された場合には成り立ちますが、時間スケールが小さいと、機械プロセスでは断熱が不可能になります。隔離されたシステムに完全な絶縁体は存在しないため、作業が完了すると常に熱が失われます。
一般に、断熱プロセスは、温度の正味の結果が影響を受けないままであるプロセスであると想定されますが、必ずしもプロセス全体で熱が伝達されないことを意味するわけではありません。時間スケールを小さくすると、システムの境界を越えた微細な熱伝達が明らかになり、最終的に作業の過程でバランスが取れます。
関心のあるプロセス、熱放散率、ダウンする仕事の量、および不完全な断熱によって失われる熱の量などの要因は、プロセス全体の熱伝達の結果に影響を与える可能性があります。プロセスは断熱的であり、その小さな部分ではなく、全体としての熱伝達プロセスの観察に依存しています。
