Main Difference – Isentropic vs Adiabatic（等方性と断熱性の違い
等方性と断熱性とは、熱力学系で起こる2つの特定の化学プロセスに名前を付けるために使用される2つの用語です。
これらの過程は熱力学を用いて説明される。
熱力学は物理学の一分野であり、熱と他のエネルギーとの関係を扱う。
等方性過程は理想化された熱力学的過程です。
等方性とは、エントロピーが一定であることを意味する。
したがって、等エントロピーの過程は、系のエントロピーを変化させることなく起こる。
一方、断熱過程とは、熱力学系で熱が失われたり、得られたりしない熱力学過程です。
等方性過程は断熱過程の一種である。
また、この2つの用語は、これらの過程が行われる系を指しており、等方性系と断熱性系と呼ばれている。
Isentropicとadiabaticの大きな違いは、Isentropicがエントロピー一定を意味するのに対し、adiabaticは熱エネルギー一定を意味することである。
Isentropicとは
等方性という言葉は、熱力学的過程または等方性過程が起こる系に名前を付けるために使われる。
等エントロピー過程とは、不可逆性や熱移動がなく、系のエントロピーが一定である過程のことである。
つまり、熱力学的な系のエントロピーはプロセスの終了時に同じままです。
この過程は断熱過程の一種である。
可逆的な断熱過程として説明することができる。
等方性過程はエントロピー、平衡、熱エネルギーを一定に保つ。
この過程は次のような特徴があります。
ΔS＝0またはS1＝S2
ΔSはエントロピーの変化であり、S1, S2は系の初期および最終エントロピーです。
理論的等エントロピーの例として、ポンプ、タービン、ガス圧縮機などがあります。
図1：等エントロピーの系ではエントロピーは一定
熱力学の第二法則によると
dS = dQ/T
dSはエントロピーの変化、dQは熱エネルギーまたは熱伝達の変化、Tは温度です。
エントロピーを一定に保つためには、系とその周囲の間で熱の移動が起こらないこと（上記の法則によれば、エネルギーを増加させるとエントロピーが増加するため）、系で行われる仕事が摩擦のないこと（内部系での摩擦はエントロピーを発生させる）です。
Adiabaticとは
断熱とは、熱エネルギーが一定であることを意味し、熱力学的過程や断熱過程が起こっている系の名称として使われることがあります。
断熱過程とは、系とその周囲との間で熱の移動がない状態で起こる熱力学的過程のことである。
ここでは、熱も物質も系の内外に移動しない。
したがって、断熱過程では、系とその周囲の間でエネルギーが移動する唯一の方法は、仕事として行われる。
断熱過程は、その過程を素早く行うことで維持することができる。
例えば、シリンダー内の気体を素早く圧縮すると、システムが熱エネルギーを周囲に伝達する時間が足りなくなる。
断熱過程では、系が行う仕事によって、系の内部エネルギーが変化する。
図2: 断熱可逆的な状態変化
断熱系とは、周囲の環境とエネルギーや物質の交換がない系です。
つまり、エネルギーが失われることも、得られることもない系です。
このような系は断熱的に孤立した系と呼ばれる。
∆U = Q – W
U は系の内部エネルギー、Q は系とその周囲の間で交換されるエネルギー、W は系が周囲に対して行う仕事です。
断熱系の場合、Q = 0となる。
すると
∆U = – W
混合気体からなる系が膨張すると断熱系として働くと考えると、Wの値は正となり、内部エネルギーが減少する。
しかし、系が収縮すれば、Wの値は負になり、内部エネルギーは増加する。
これは、断熱過程でのエネルギーは、仕事としてのみ周囲に伝達されることを示している。
ある種の化学反応を伴う系は、これらの反応が急速に起こるため、エネルギーを外に放出したり、外からエネルギーを得たりするのに十分な時間を与えず、近似的に断熱系と見なすことができる。
Isentropic と Adiabatic の間の類似性
- どちらも熱力学的過程です。
- 等方性は断熱過程の一種でもあります。
Isentropic と Adiabatic の違い
定義
等方性。
等エントロピーとは、エントロピーが一定であることを意味する。
Adiabatic：断熱的。
断熱的とは、熱エネルギーが一定であることを意味する。
プロセス
等エントロピーのこと。
等エントロピーのプロセスとは、系のエントロピーが一定で、不可逆性や熱の移動がないプロセスのことである。
断熱的。
断熱過程とは、系とその周囲との間で熱の移動がない熱力学的な過程のことである。
エントロピ
等方的。
等エントロピーのプロセスや系ではエントロピーは一定です。
断熱的。
断熱的な過程や系ではエントロピーは一定ではない。
定数パラメーター
等方性。
等エントロピーの過程や系では、エントロピー、平衡、熱エネルギーは一定です。
断熱的。
断熱的な過程または系では、熱エネルギーは一定です。
リバーシブル
等方的です。
等エントロピーの過程は可逆的です。
断熱的。
断熱的過程は可逆的か不可逆的かのどちらかです。
結論
等方性と断熱性という2つの用語は、熱力学的過程やその過程が行われるシステムの名称として使われる。
等方性と断熱性の主な違いは、等方性が一定のエントロピーを意味するのに対し、断熱性は一定の熱エネルギーを意味することである。
