Вопрос 29.

Адиабати́ческий, или адиаба́тный проце́сс – это термодинамический процесс, который осуществляется в системе без теплообмена с внешним миром.

Процесс можно считать адиабатическим, если он протекает настолько быстро, что теплообмен между системой и окружающей средой практически не происходит.

Адиабата - графическая зависимость параметров термодинамической системы при условии отсутствия ее теплообмена с внешними телами.

Адиабатический процесс в атмосфере - изменение температуры воздуха, протекающее без теплообмена с окружающей средой, только за счет внутренней энергии воздушных масс при их перемещении.

При этом внутренняя энергия и температура воздуха изменяются за счет работы сжатия или расширения. При сжатии давление и внутренняя энергия воздуха возрастают, и температура повышается. При расширении давление и внутренняя энергия убывают, и температура падает.

При адиабатическом процессе воздушная масса, поднимаясь в более разреженные слои атмосферы, расширяется и охлаждается, при опускании в более плотные слои - сжимается и нагревается.

Адиабатическая термодинамическая система - изолированная термодинамическая система, в которой отсутствует теплообмен с внешней средой.

Процессы, при которых отсутствует теплообмен с окружающей средой, называют, как было указано в § 225, адиабатическими. Там же было выяснено, что при адиабатическом расширении газ охлаждается, так как при этом совершается работа против сил внешнего давления, в результате чего внутренняя энергия газа уменьшается. Воздух в восходящем потоке расширяется, так как, поднимаясь, он попадает в области все меньшего давления. Тепловые лучи, испускаемые нагретой землей, не проходят через стеклянную раму парника теплообмена с окружающими слоями воздуха, тоже поднимающимися и тоже охлаждающимися. Поэтому расширение воздуха в восходящем потоке можно считать адиабатическим. Итак, подъем воздуха в атмосфере сопровождается его охлаждением. Расчет и измерения показывают, что подъем воздуха на 100 м сопровождается охлаждением приблизительно на 1 К. Проявления действия адиабатических процессов в атмосфере весьма многочисленны и разнообразны. Пусть, например, воздушный поток на своем пути встречает высокий горный хребет и вынужден подниматься по его склонам вверх. Восходящее движение воздуха сопровождается его охлаждением. Поэтому климат горных стран всегда холоднее климата ближайших равнин, и на больших высотах господствует вечный мороз. На горах, начиная с известной высоты (на Кавказе, например, с высоты 3000—3200 м), снег уже не успевает стаять летом и накапливается год за годом в виде мощных снежников и ледников. Когда воздушная масса опускается, она сжимается и при сжатии нагревается. Если воздушный поток, перевалив через горный хребет, спускается вниз, он снова нагревается. Так возникает фён — теплый ветер, хорошо известный во всех горных странах — на Кавказе, в Средней Азии, в Швейцарии. По-особому протекает адиабатический процесс охлаждения во влажном воздухе. Когда воздух достигает при своем постепенном охлаждении точки росы, водяной пар начинает в нем конденсироваться. Так образуются мельчайшие капли воды, из которых состоит туман или облако. При конденсации выделяется теплота парообразования (§ 295), которая замедляет дальнейшее охлаждение воздуха. Поэтому поднимающийся поток воздуха будет охлаждаться при конденсации пара медленнее, чем тогда, когда воздух совершенно сухой. Адиабатический процесс, при котором идет одновременно конденсация пара, называется влажно-адиабатическим.