Адиабатический процесс

АДИАБАТИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС - какой-либо процесс в макроскопической системе, при к-ром система не получает теплоты извне и не отдаёт её. Процесс можно считать адиабатическим, если по к.-л. причинам оказывается несущественным теплообмен между системой и окружающей средой, т. е. можно пренебречь теплопроводностью, лучистым теплообменом, поглощением и испусканием быстрых частиц. Если масса системы, участвующей в А. п., сохраняется, то изменение её внутр. энергии происходит только за счёт работы внеш. сил (первый закон термодинамики). Поэтому, напр., адиабатич. сжатие (расширение) газа сопровождается повышением (понижением) его темп-ры.

В условиях, когда не только отсутствует теплообмен с окружающей средой, но и в самой системе нет необратимого рассеяния энергии (процессы протекают равновесно), А. п. имеет характер изо-энтропического процесса (сохраняется энтропия системы).

Для классич. идеального газа связь между давлением р и темп-рой Т в изоэнтропическом процессе выражается ф-лой

Tp(1-g)/g = const

(1)

где g - показатель, равный отношению С_р/С_v- теплоёмкостей газа при пост. давлении и пост. объёме.

Кривую на диаграммах состояния, характеризующую изменение параметров системы в таком А. п., наз. адиабатой, а показатель g - показателем адиабаты. Ф-лу (1) для идеального газа можно записать также в виде T V ^g-1 = const и pV^g = const (ур-ние Пуассона). Для нерелятивистского невырожденного одноатомного идеального газа С_р = 5nR_oТ/2, С_v= 3nR_oT/2 (где n - число молей, R_o - универсальная газовая постоянная) и g = ⁵/₃, а для двухатомного газа g = ⁷/₅. В случае, когда давление определяется ультрарелятивистским газом электронов, энергия к-рых много больше их массы покоя, ур-ние А. п. совпадает с ур-нием Пуассона при g = ⁴/₃, но здесь g уже не явл. отношением теплоёмкостей. В астрофизике примером А. п. может служить адиабатич. стадия расширения остатков вспышек сверхновых звёзд. На протяжении этой стадии энергия газа внутри остатка (за фронтом сферической ударной волны, распространяющейся по межзвёздному газу) существенно превышает его суммарные потери энергии на излучение. Типичные остатки сверхновых могут находиться на адиабатич. стадии в течение неск. десятков тыс. лет.

В теории пульсаций звёзд рассматриваются адиабатич. колебания вещества звезды, позволяющие установить зависимость осн. периода радиальных колебаний звезды Р от её ср. плотности r и строения:

= 1,19^.10⁴W^-1(с^.г^1/2.см^-3/2),

где W - параметр, равный 1 для однородной звезды и больше 1 для др. моделей строения звёзд.

В распространении адиабатич. возмущений (типа звуковых волн) в космич. веществе на ранних стадиях расширения Вселенной совр. космология видит одну из возможных причин появления неоднородностей во Вселенной - зачатков её будущей структуры (галактик и скоплений галактик, см. Космология).

Лит.:
Зельдович Я. Б., Новиков И. Д., Строение и эволюция Вселенной, М., 1975
Новиков И. Д., Эволюция Вселенной, М., 1979.

(М.М. Баско)