La diferencia clave entre adiabático e isotérmico es que adiabático significa que no hay intercambio de calor entre el sistema y el entorno, mientras que isotérmico significa que no hay cambio de temperatura.
A efectos de la química, el universo se divide en dos partes. La parte que nos interesa se llama sistema y el resto se llama entorno. Un sistema puede ser un organismo, un recipiente de reacción o incluso una sola célula. Los sistemas se distinguen por el tipo de interacciones que tienen o por los tipos de intercambios que tienen lugar.
Los sistemas se pueden clasificar en dos como sistemas abiertos y sistemas cerrados. A veces, las materias y la energía pueden intercambiarse a través de los límites del sistema. La energía intercambiada puede tomar varias formas, como energía luminosa, energía térmica, energía sonora, etc. Si la energía de un sistema cambia debido a una diferencia de temperatura, decimos que ha habido un flujo de calor. Adiabático y politrópico son dos procesos termodinámicos que están relacionados con la transferencia de calor en los sistemas.
¿Qué es adiabático?
El cambio adiabático es un cambio en el que no se transfiere calor hacia adentro o hacia afuera del sistema. La transferencia de calor se puede detener principalmente de dos maneras. Una es mediante el uso de un límite aislado térmicamente para que no pueda entrar ni salir calor. Por ejemplo, una reacción llevada a cabo en un matraz Dewar es adiabática. El otro tipo de proceso adiabático ocurre cuando un proceso ocurre muy rápidamente; por lo tanto, no queda tiempo para transferir calor hacia adentro y hacia afuera.
En termodinámica, los cambios adiabáticos se muestran mediante dQ=0. En estos casos, existe una relación entre la presión y la temperatura. Por tanto, el sistema sufre cambios debido a la presión en condiciones adiabáticas. Esto es lo que sucede en la formación de nubes y en las corrientes de convección a gran escala. A mayor altitud, la presión atmosférica es menor. Cuando el aire se calienta, tiende a subir. Debido a que la presión del aire exterior es baja, el paquete de aire ascendente intentará expandirse. Al expandirse, las moléculas de aire realizan trabajo, y esto afectará su temperatura. Por eso la temperatura se reduce al subir.
Figura 01: Proceso adiabático
Según la termodinámica, la energía en el paquete permanece constante, pero se puede convertir para hacer el trabajo de expansión o tal vez para mantener su temperatura. No hay intercambio de calor con el exterior. Este mismo fenómeno también se puede aplicar a la compresión de aire (p.ej.: un pistón). En esa situación, cuando la parcela de aire se comprime, la temperatura aumenta. Estos procesos se denominan calentamiento y enfriamiento adiabáticos.
Qué es isotérmico
Cambio isotérmico es aquel en el que el sistema permanece a una temperatura constante. Por lo tanto, dT=0. Un proceso puede ser isotérmico, si ocurre muy lentamente y si el proceso es reversible. De modo que, el cambio se produce muy lentamente, hay tiempo suficiente para ajustar las variaciones de temperatura. Además, si un sistema puede actuar como un disipador de calor, donde puede mantener una temperatura constante después de absorber calor, es un sistema isotérmico.
Figura 2: Cambio isotérmico
Para un ideal tiene en condiciones isotérmicas, la presión se puede dar a partir de la siguiente ecuación.
P=nRT /V
Desde el trabajo, W=PdV se puede derivar la siguiente ecuación.
W=nRT ln (Vf/Vi)
Por lo tanto, a temperatura constante, el trabajo de expansión o compresión ocurre mientras cambia el volumen del sistema. Dado que no hay cambio de energía interna en un proceso isotérmico (dU=0), todo el calor suministrado se utiliza para realizar trabajo. Esto es lo que sucede en un motor térmico.
¿Cuál es la diferencia entre adiabático e isotérmico?
Adiabático significa que no hay intercambio de calor entre el sistema y el entorno, por lo tanto, la temperatura aumentará si se trata de una compresión, o la temperatura disminuirá en caso de expansión. Por el contrario, medios isotérmicos, no hay cambio de temperatura; por lo tanto, la temperatura en un sistema es constante. Esto se adquiere cambiando el calor. En adiabático dQ=0, pero dT≠0. Sin embargo, en cambios isotérmicos dT=0 y dQ ≠0. Entonces, esta es la diferencia clave entre adiabático e isotérmico. Además, los cambios adiabáticos ocurren rápidamente, mientras que los cambios isotérmicos ocurren muy lentamente.
El siguiente gráfico informativo resume las diferencias entre adiabático e isotérmico.
Resumen: adiabático frente a isotérmico
La diferencia clave entre adiabático e isotérmico es que adiabático significa que no hay intercambio de calor entre el sistema y el entorno, mientras que isotérmico significa que no hay cambio de temperatura.
Imagen cortesía:
1. "Adiabático" (CC BY-SA 3.0) vía Commons Wikimedia
2. "Proceso isotérmico" Por Netheril96 - Trabajo propio (CC0) a través de Commons Wikimedia
