Адиабатический процесс

Адиабатический процесс — сжатие или расширение без теплообмена: $Q=0$. Газ либо работает за счёт собственной внутренней энергии и остывает (расширение), либо над ним работают, и он греется (сжатие). Чтобы тепло не успевало уйти, процесс должен быть быстрым — но настолько плавным, чтобы газ оставался в равновесии; звук и поршень двигателя попадают в это окно. Уравнение состояния на адиабате жёстче, чем на изотерме: $p{V}^{\gamma }=\text{const}$, где $\gamma =c_p/c_v$ — показатель адиабаты из уравнения Майера. На pV-диаграмме адиабата идёт круче изотермы: давление падает быстрее, потому что вместе с объёмом падает и температура.

Классика расчётов — температура в дизеле. Сжатие $V_1/V_2=16$, воздух двухатомный, $\gamma =1,4$: $T_2=T_1(V_1/V_2{)}^{\gamma -1}=300\cdot 16^{0,4}\approx 300\cdot 3=900$ К. Солярка воспламеняется от одного сжатия — свечи зажигания не нужны, и весь цикл дизеля держится на этой арифметике. Обратная картина — распылённый баллон холодит: газ расширяется и берёт энергию из себя. Адиабата служит и Карно: две её ветви соединяют изотермы в цикле Карно; связь процесса с инвариантами быстрого движения — в терминах адиабатические инварианты, а место среди прочих процессов — в уроке процессы и циклы.