Είναι βολικό να εξετάσουμε ένα συγκεκριμένο φυσικό φαινόμενο ή κατηγορία φαινομένων χρησιμοποιώντας μοντέλα διαφορετικών βαθμών προσέγγισης. Για παράδειγμα, όταν περιγράφεται η συμπεριφορά ενός αερίου, χρησιμοποιείται ένα φυσικό μοντέλο - ένα ιδανικό αέριο.
Οποιοδήποτε μοντέλο έχει όρια εφαρμογής, πέρα από τα οποία πρέπει να βελτιωθεί ή να εφαρμοστούν πιο σύνθετες επιλογές. Εδώ εξετάζουμε μια απλή περίπτωση περιγραφής της εσωτερικής ενέργειας ενός φυσικού συστήματος με βάση τις πιο βασικές ιδιότητες των αερίων εντός ορισμένων ορίων.
Ιδανικό αέριο
Αυτό το φυσικό μοντέλο, για την ευκολία της περιγραφής ορισμένων θεμελιωδών διεργασιών, απλοποιεί ένα πραγματικό αέριο ως εξής:
- Αμελεί το μέγεθος των μορίων αερίου. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν φαινόμενα για τα οποία αυτή η παράμετρος δεν είναι απαραίτητη για μια επαρκή περιγραφή.
- Αμελεί τις διαμοριακές αλληλεπιδράσεις, δέχεται δηλαδή ότι στις διαδικασίες που το ενδιαφέρουν εμφανίζονται σε αμελητέα χρονικά διαστήματα και δεν επηρεάζουν την κατάσταση του συστήματος. Στην περίπτωση αυτή, οι αλληλεπιδράσεις έχουν τη φύση μιας απολύτως ελαστικής κρούσης, στην οποία δεν υπάρχει απώλεια ενέργειαςπαραμόρφωση.
- Αμελεί την αλληλεπίδραση των μορίων με τα τοιχώματα της δεξαμενής.
- Υποθέστε ότι το σύστημα "δεξαμενής αερίου" χαρακτηρίζεται από θερμοδυναμική ισορροπία.
Αυτό το μοντέλο είναι κατάλληλο για την περιγραφή πραγματικών αερίων εάν οι πιέσεις και οι θερμοκρασίες είναι σχετικά χαμηλές.
Ενεργειακή κατάσταση ενός φυσικού συστήματος
Οποιοδήποτε μακροσκοπικό φυσικό σύστημα (σώμα, αέριο ή υγρό σε ένα δοχείο) έχει, εκτός από τη δική του κινητική και δυναμική, έναν ακόμη τύπο ενέργειας - εσωτερική. Αυτή η τιμή προκύπτει αθροίζοντας τις ενέργειες όλων των υποσυστημάτων που αποτελούν το φυσικό σύστημα - μόρια.
Κάθε μόριο σε ένα αέριο έχει επίσης το δικό του δυναμικό και κινητική ενέργεια. Το τελευταίο οφείλεται στη συνεχή χαοτική θερμική κίνηση των μορίων. Οι διάφορες αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους (ηλεκτρική έλξη, απώθηση) καθορίζονται από τη δυναμική ενέργεια.
Πρέπει να θυμόμαστε ότι εάν η ενεργειακή κατάσταση οποιωνδήποτε τμημάτων του φυσικού συστήματος δεν έχει καμία επίδραση στη μακροσκοπική κατάσταση του συστήματος, τότε δεν λαμβάνεται υπόψη. Για παράδειγμα, υπό κανονικές συνθήκες, η πυρηνική ενέργεια δεν εκδηλώνεται σε αλλαγές στην κατάσταση ενός φυσικού αντικειμένου, επομένως δεν χρειάζεται να ληφθεί υπόψη. Αλλά σε υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις, αυτό είναι ήδη απαραίτητο.
Έτσι, η εσωτερική ενέργεια του σώματος αντανακλά τη φύση της κίνησης και της αλληλεπίδρασης των σωματιδίων του. Αυτό σημαίνει ότι ο όρος είναι συνώνυμος με τον συνήθως χρησιμοποιούμενο όρο "θερμική ενέργεια".
Μονοατομικό ιδανικό αέριο
Μονατομικά αέρια, δηλαδή εκείνα των οποίων τα άτομα δεν συνδυάζονται σε μόρια, υπάρχουν στη φύση - αυτά είναι αδρανή αέρια. Αέρια όπως το οξυγόνο, το άζωτο ή το υδρογόνο μπορούν να υπάρχουν σε μια τέτοια κατάσταση μόνο υπό συνθήκες όπου η ενέργεια δαπανάται από το εξωτερικό για να ανανεώνεται συνεχώς αυτή η κατάσταση, καθώς τα άτομά τους είναι χημικά ενεργά και τείνουν να συνδυάζονται σε ένα μόριο.
Ας εξετάσουμε την ενεργειακή κατάσταση ενός μονατομικού ιδανικού αερίου που τοποθετείται σε ένα δοχείο κάποιου όγκου. Αυτή είναι η πιο απλή περίπτωση. Θυμόμαστε ότι η ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση των ατόμων μεταξύ τους και με τα τοιχώματα του αγγείου και, κατά συνέπεια, η δυναμική τους ενέργεια είναι αμελητέα. Άρα η εσωτερική ενέργεια ενός αερίου περιλαμβάνει μόνο το άθροισμα των κινητικών ενεργειών των ατόμων του.
Μπορεί να υπολογιστεί πολλαπλασιάζοντας τη μέση κινητική ενέργεια των ατόμων σε ένα αέριο με τον αριθμό τους. Η μέση ενέργεια είναι E=3/2 x R / NA x T, όπου R είναι η καθολική σταθερά αερίου, NA είναι ο αριθμός του Avogadro, Το T είναι η απόλυτη θερμοκρασία αερίου. Ο αριθμός των ατόμων υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας την ποσότητα της ύλης με τη σταθερά Avogadro. Η εσωτερική ενέργεια ενός μονατομικού αερίου θα είναι ίση με U=NA x m / M x 3/2 x R/NA x T=3/2 x m / M x RT. Εδώ m είναι η μάζα και M είναι η μοριακή μάζα του αερίου.
Υποθέστε ότι η χημική σύσταση του αερίου και η μάζα του παραμένουν πάντα τα ίδια. Στην περίπτωση αυτή, όπως φαίνεται από τον τύπο που λάβαμε, η εσωτερική ενέργεια εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία του αερίου. Για πραγματικό αέριο, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη, επιπλέονθερμοκρασία, μεταβολή όγκου καθώς επηρεάζει τη δυναμική ενέργεια των ατόμων.
Μοριακά αέρια
Στον παραπάνω τύπο, ο αριθμός 3 χαρακτηρίζει τον αριθμό των βαθμών ελευθερίας κίνησης ενός μονοατομικού σωματιδίου - καθορίζεται από τον αριθμό των συντεταγμένων στο χώρο: x, y, z. Για την κατάσταση ενός μονοατομικού αερίου, δεν έχει καθόλου σημασία αν τα άτομα του περιστρέφονται.
Τα μόρια είναι σφαιρικά ασύμμετρα, επομένως, κατά τον προσδιορισμό της ενεργειακής κατάστασης των μοριακών αερίων, είναι απαραίτητο να λαμβάνεται υπόψη η κινητική ενέργεια της περιστροφής τους. Τα διατομικά μόρια, εκτός από τους αναφερόμενους βαθμούς ελευθερίας που σχετίζονται με τη μεταφορική κίνηση, έχουν δύο ακόμη που σχετίζονται με την περιστροφή γύρω από δύο αμοιβαία κάθετους άξονες. Τα πολυατομικά μόρια έχουν τρεις τέτοιους ανεξάρτητους άξονες περιστροφής. Κατά συνέπεια, τα σωματίδια των διατομικών αερίων χαρακτηρίζονται από τον αριθμό των βαθμών ελευθερίας f=5, ενώ τα πολυατομικά μόρια έχουν f=6.
Λόγω της τυχαίας που είναι εγγενής στη θερμική κίνηση, όλες οι κατευθύνσεις τόσο της περιστροφικής όσο και της μεταφορικής κίνησης είναι εξίσου πιθανές. Η μέση κινητική ενέργεια που συνεισφέρει κάθε τύπος κίνησης είναι η ίδια. Επομένως, μπορούμε να αντικαταστήσουμε την τιμή του f στον τύπο, ο οποίος μας επιτρέπει να υπολογίσουμε την εσωτερική ενέργεια ενός ιδανικού αερίου οποιασδήποτε μοριακής σύνθεσης: U=f / 2 x m / M x RT.
Βεβαίως, βλέπουμε από τον τύπο ότι αυτή η τιμή εξαρτάται από την ποσότητα της ουσίας, δηλαδή από το πόσο και τι είδους αέριο πήραμε, καθώς και από τη δομή των μορίων αυτού του αερίου. Ωστόσο, αφού συμφωνήσαμε να μην αλλάξουμε τη μάζα και τη χημική σύνθεση, τότε λάβετε υπόψηχρειαζόμαστε μόνο θερμοκρασία.
Ας δούμε τώρα πώς η τιμή του U σχετίζεται με άλλα χαρακτηριστικά του αερίου - όγκος, καθώς και με την πίεση.
Εσωτερική ενέργεια και θερμοδυναμική κατάσταση
Η θερμοκρασία, όπως γνωρίζετε, είναι μία από τις παραμέτρους της θερμοδυναμικής κατάστασης του συστήματος (στην περίπτωση αυτή, το αέριο). Σε ένα ιδανικό αέριο, σχετίζεται με την πίεση και τον όγκο με τη σχέση PV=m / M x RT (η λεγόμενη εξίσωση Clapeyron-Mendeleev). Η θερμοκρασία καθορίζει τη θερμική ενέργεια. Έτσι το τελευταίο μπορεί να εκφραστεί με όρους ενός συνόλου άλλων παραμέτρων κατάστασης. Είναι αδιάφορο για την προηγούμενη κατάσταση, καθώς και για τον τρόπο που άλλαξε.
Ας δούμε πώς αλλάζει η εσωτερική ενέργεια όταν το σύστημα περνά από τη μια θερμοδυναμική κατάσταση στην άλλη. Η αλλαγή του σε οποιαδήποτε τέτοια μετάβαση καθορίζεται από τη διαφορά μεταξύ της αρχικής και της τελικής τιμής. Εάν το σύστημα επέστρεψε στην αρχική του κατάσταση μετά από κάποια ενδιάμεση κατάσταση, τότε αυτή η διαφορά θα είναι ίση με μηδέν.
Ας υποθέσουμε ότι έχουμε θερμάνει το αέριο στη δεξαμενή (δηλαδή, έχουμε φέρει πρόσθετη ενέργεια σε αυτό). Η θερμοδυναμική κατάσταση του αερίου έχει αλλάξει: η θερμοκρασία και η πίεσή του έχουν αυξηθεί. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται χωρίς αλλαγή της έντασης. Η εσωτερική ενέργεια του αερίου μας έχει αυξηθεί. Μετά από αυτό, το αέριό μας εγκατέλειψε την παρεχόμενη ενέργεια, ψύχοντας στην αρχική του κατάσταση. Ένας παράγοντας όπως, για παράδειγμα, η ταχύτητα αυτών των διαδικασιών, δεν θα έχει σημασία. Η προκύπτουσα μεταβολή στην εσωτερική ενέργεια του αερίου σε οποιοδήποτε ρυθμό θέρμανσης και ψύξης είναι μηδέν.
Το σημαντικό σημείο είναι ότι η ίδια τιμή θερμικής ενέργειας μπορεί να αντιστοιχεί όχι σε μία, αλλά σε πολλές θερμοδυναμικές καταστάσεις.
Η φύση της αλλαγής στη θερμική ενέργεια
Για να αλλάξει η ενέργεια, πρέπει να γίνει δουλειά. Η εργασία μπορεί να γίνει από το ίδιο το αέριο ή από μια εξωτερική δύναμη.
Στην πρώτη περίπτωση, η δαπάνη ενέργειας για την εκτέλεση της εργασίας οφείλεται στην εσωτερική ενέργεια του αερίου. Για παράδειγμα, είχαμε συμπιεσμένο αέριο σε μια δεξαμενή με έμβολο. Εάν το έμβολο απελευθερωθεί, το διαστελλόμενο αέριο θα αρχίσει να το ανυψώνει, κάνοντας δουλειά (για να είναι χρήσιμο, αφήστε το έμβολο να σηκώσει κάποιο είδος φορτίου). Η εσωτερική ενέργεια του αερίου θα μειωθεί κατά το ποσό που δαπανάται για εργασία ενάντια στη βαρύτητα και τις δυνάμεις τριβής: U2=U1 – Α. Σε αυτό περίπτωση, το έργο του αερίου είναι θετικό επειδή η κατεύθυνση της δύναμης που εφαρμόζεται στο έμβολο είναι ίδια με την κατεύθυνση κίνησης του εμβόλου.
Ας αρχίσουμε να χαμηλώνουμε το έμβολο, να κάνουμε δουλειά ενάντια στη δύναμη της πίεσης του αερίου και πάλι ενάντια στις δυνάμεις της τριβής. Έτσι, θα ενημερώσουμε το αέριο για μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας. Εδώ, το έργο των εξωτερικών δυνάμεων θεωρείται ήδη θετικό.
Εκτός από τις μηχανικές εργασίες, υπάρχει επίσης ένας τέτοιος τρόπος να παίρνουμε ενέργεια από το αέριο ή να του δίνουμε ενέργεια, όπως μεταφορά θερμότητας (μεταφορά θερμότητας). Τον έχουμε ήδη συναντήσει στο παράδειγμα θέρμανσης αερίου. Η ενέργεια που μεταφέρεται στο αέριο κατά τις διαδικασίες μεταφοράς θερμότητας ονομάζεται ποσότητα θερμότητας. Υπάρχουν τρεις τύποι μεταφοράς θερμότητας: αγωγιμότητα, μεταφορά και μεταφορά ακτινοβολίας. Ας τους ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά.
Θερμική αγωγιμότητα
Η ικανότητα μιας ουσίας να ανταλλάσσει θερμότητα,εκτελείται από τα σωματίδια του μεταφέροντας κινητική ενέργεια μεταξύ τους κατά τη διάρκεια αμοιβαίων συγκρούσεων κατά τη διάρκεια της θερμικής κίνησης - αυτή είναι η θερμική αγωγιμότητα. Εάν μια συγκεκριμένη περιοχή της ουσίας θερμανθεί, δηλαδή μια συγκεκριμένη ποσότητα θερμότητας της μεταδίδεται, η εσωτερική ενέργεια μετά από λίγο, μέσω συγκρούσεων ατόμων ή μορίων, θα κατανεμηθεί μεταξύ όλων των σωματιδίων κατά μέσο όρο ομοιόμορφα.
Είναι σαφές ότι η θερμική αγωγιμότητα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη συχνότητα των συγκρούσεων και αυτό, με τη σειρά του, από τη μέση απόσταση μεταξύ των σωματιδίων. Επομένως, ένα αέριο, ειδικά ένα ιδανικό αέριο, χαρακτηρίζεται από πολύ χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται συχνά για θερμομόνωση.
Από τα πραγματικά αέρια, η θερμική αγωγιμότητα είναι υψηλότερη για εκείνα των οποίων τα μόρια είναι τα ελαφρύτερα και ταυτόχρονα πολυατομικά. Το μοριακό υδρογόνο πληροί αυτή την προϋπόθεση στο μέγιστο βαθμό και το ραδόνιο, ως το βαρύτερο μονοατομικό αέριο, στο μικρότερο βαθμό. Όσο πιο σπάνιο είναι το αέριο, τόσο χειρότερος αγωγός θερμότητας είναι.
Γενικά, η μεταφορά ενέργειας μέσω θερμικής αγωγιμότητας για ένα ιδανικό αέριο είναι μια πολύ αναποτελεσματική διαδικασία.
Συναγωγή
Πολύ πιο αποτελεσματικό για ένα αέριο είναι αυτός ο τύπος μεταφοράς θερμότητας, όπως η μεταφορά, στην οποία η εσωτερική ενέργεια κατανέμεται μέσω της ροής της ύλης που κυκλοφορεί στο βαρυτικό πεδίο. Η ανοδική ροή του θερμού αερίου σχηματίζεται λόγω της δύναμης του Αρχιμήδειου, αφού είναι λιγότερο πυκνή λόγω της θερμικής διαστολής. Το ζεστό αέριο που κινείται προς τα πάνω αντικαθίσταται συνεχώς από ψυχρότερο αέριο - η κυκλοφορία των ροών αερίου εγκαθίσταται. Επομένως, για να διασφαλιστεί η αποτελεσματική, δηλαδή η ταχύτερη θέρμανση μέσω μεταφοράς, είναι απαραίτητο να θερμάνετε τη δεξαμενή αερίου από κάτω - ακριβώς όπως ένας βραστήρας με νερό.
Αν είναι απαραίτητο να αφαιρέσετε κάποια ποσότητα θερμότητας από το αέριο, τότε είναι πιο αποτελεσματικό να τοποθετήσετε το ψυγείο στην κορυφή, καθώς το αέριο που έδωσε ενέργεια στο ψυγείο θα ορμήσει κάτω υπό την επίδραση της βαρύτητας.
Παράδειγμα μεταφοράς στο αέριο είναι η θέρμανση του εσωτερικού αέρα με χρήση συστημάτων θέρμανσης (τοποθετούνται στο δωμάτιο όσο πιο χαμηλά γίνεται) ή ψύξης με χρήση κλιματιστικού και σε φυσικές συνθήκες, το φαινόμενο της θερμικής μεταφοράς προκαλεί η κίνηση των αέριων μαζών και επηρεάζει τον καιρό και το κλίμα.
Ελλείψει βαρύτητας (με έλλειψη βαρύτητας σε διαστημόπλοιο), η συναγωγή, δηλαδή η κυκλοφορία των ρευμάτων αέρα, δεν καθιερώνεται. Επομένως, δεν έχει νόημα να ανάβετε καυστήρες αερίου ή σπίρτα στο διαστημόπλοιο: τα θερμά προϊόντα καύσης δεν θα εκκενωθούν προς τα πάνω και το οξυγόνο θα παρέχεται στην πηγή της φωτιάς και η φλόγα θα σβήσει.
Radiant transfer
Μια ουσία μπορεί επίσης να θερμανθεί υπό τη δράση της θερμικής ακτινοβολίας, όταν τα άτομα και τα μόρια αποκτούν ενέργεια απορροφώντας ηλεκτρομαγνητικά κβάντα - φωτόνια. Σε χαμηλές συχνότητες φωτονίων, αυτή η διαδικασία δεν είναι πολύ αποτελεσματική. Θυμηθείτε ότι όταν ανοίγουμε ένα φούρνο μικροκυμάτων, βρίσκουμε ζεστό φαγητό μέσα, αλλά όχι ζεστό αέρα. Με την αύξηση της συχνότητας της ακτινοβολίας, η επίδραση της θέρμανσης με ακτινοβολία αυξάνεται, για παράδειγμα, στην ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης, ένα εξαιρετικά σπάνιο αέριο θερμαίνεται εντατικά καιιονίζεται από την ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία.
Διαφορετικά αέρια απορροφούν τη θερμική ακτινοβολία σε διάφορους βαθμούς. Έτσι, το νερό, το μεθάνιο, το διοξείδιο του άνθρακα το απορροφούν αρκετά έντονα. Το φαινόμενο του φαινομένου του θερμοκηπίου βασίζεται σε αυτήν την ιδιότητα.
Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής
Γενικά, η αλλαγή της εσωτερικής ενέργειας μέσω της θέρμανσης αερίου (μεταφορά θερμότητας) καταλήγει επίσης στην εκτέλεση εργασιών είτε σε μόρια αερίου είτε σε αυτά μέσω μιας εξωτερικής δύναμης (η οποία συμβολίζεται με τον ίδιο τρόπο, αλλά με το αντίθετο σημάδι). Τι δουλειά γίνεται με αυτόν τον τρόπο μετάβασης από τη μια κατάσταση στην άλλη; Ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας θα μας βοηθήσει να απαντήσουμε σε αυτό το ερώτημα, πιο συγκεκριμένα, η συγκεκριμενοποίησή του σε σχέση με τη συμπεριφορά των θερμοδυναμικών συστημάτων - ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής.
Ο νόμος, ή η καθολική αρχή της διατήρησης της ενέργειας, στην πιο γενικευμένη μορφή της λέει ότι η ενέργεια δεν γεννιέται από το τίποτα και δεν εξαφανίζεται χωρίς ίχνος, αλλά περνά μόνο από τη μια μορφή στην άλλη. Σε σχέση με ένα θερμοδυναμικό σύστημα, αυτό θα πρέπει να γίνει κατανοητό με τέτοιο τρόπο ώστε το έργο που επιτελείται από το σύστημα να εκφράζεται ως η διαφορά μεταξύ της ποσότητας θερμότητας που μεταδίδεται στο σύστημα (ιδανικό αέριο) και της αλλαγής στην εσωτερική του ενέργεια. Με άλλα λόγια, η ποσότητα της θερμότητας που μεταδίδεται στο αέριο δαπανάται σε αυτή την αλλαγή και στη λειτουργία του συστήματος.
Αυτό γράφεται με τη μορφή τύπων πολύ πιο εύκολο: dA=dQ – dU, και κατά συνέπεια, dQ=dU + dA.
Γνωρίζουμε ήδη ότι αυτές οι ποσότητες δεν εξαρτώνται από τον τρόπο με τον οποίο γίνεται η μετάβαση μεταξύ των καταστάσεων. Η ταχύτητα αυτής της μετάβασης και, κατά συνέπεια, η αποτελεσματικότητα εξαρτάται από τη μέθοδο.
Όσο για το δεύτεροη αρχή της θερμοδυναμικής, τότε ορίζει την κατεύθυνση της αλλαγής: η θερμότητα δεν μπορεί να μεταφερθεί από ένα ψυχρότερο (και επομένως λιγότερο ενεργητικό) αέριο σε ένα θερμότερο χωρίς πρόσθετη είσοδο ενέργειας από το εξωτερικό. Ο δεύτερος νόμος υποδεικνύει επίσης ότι μέρος της ενέργειας που δαπανάται από το σύστημα για την εκτέλεση εργασιών αναπόφευκτα διαχέεται, χάνεται (δεν εξαφανίζεται, αλλά μετατρέπεται σε άχρηστη μορφή).
Θερμοδυναμικές διεργασίες
Οι μεταβάσεις μεταξύ των ενεργειακών καταστάσεων ενός ιδανικού αερίου μπορεί να έχουν διαφορετικά μοτίβα αλλαγής σε μία ή την άλλη από τις παραμέτρους του. Η εσωτερική ενέργεια στις διαδικασίες μεταβάσεων διαφορετικών τύπων θα συμπεριφέρεται επίσης διαφορετικά. Ας εξετάσουμε εν συντομία διάφορους τύπους τέτοιων διαδικασιών.
- Η ισοχορική διαδικασία προχωρά χωρίς αλλαγή στον όγκο, επομένως, το αέριο δεν λειτουργεί. Η εσωτερική ενέργεια του αερίου αλλάζει ως συνάρτηση της διαφοράς μεταξύ της τελικής και αρχικής θερμοκρασίας.
- Η ισοβαρική διαδικασία εμφανίζεται σε σταθερή πίεση. Το αέριο λειτουργεί και η θερμική του ενέργεια υπολογίζεται με τον ίδιο τρόπο όπως στην προηγούμενη περίπτωση.
- Η ισοθερμική διεργασία χαρακτηρίζεται από σταθερή θερμοκρασία και, ως εκ τούτου, η θερμική ενέργεια δεν μεταβάλλεται. Η ποσότητα της θερμότητας που λαμβάνεται από το αέριο δαπανάται εξ ολοκλήρου στην εργασία.
- Η αδιαβατική ή αδιαβατική διεργασία λαμβάνει χώρα σε αέριο χωρίς μεταφορά θερμότητας, σε θερμικά μονωμένη δεξαμενή. Η εργασία γίνεται μόνο σε βάρος της θερμικής ενέργειας: dA=- dU. Με την αδιαβατική συμπίεση, η θερμική ενέργεια αυξάνεται, με τη διαστολή, αντίστοιχαμειώνεται.
Διάφορες ισοδιεργασίες αποτελούν τη βάση της λειτουργίας των θερμικών κινητήρων. Έτσι, η ισοχορική διαδικασία λαμβάνει χώρα σε έναν βενζινοκινητήρα στις ακραίες θέσεις του εμβόλου στον κύλινδρο και η δεύτερη και η τρίτη διαδρομή του κινητήρα είναι παραδείγματα αδιαβατικής διαδικασίας. Κατά τη λήψη υγροποιημένων αερίων, η αδιαβατική διαστολή παίζει σημαντικό ρόλο - χάρη σε αυτήν, η συμπύκνωση αερίου καθίσταται δυνατή. Οι ισοδιεργασίες στα αέρια, στη μελέτη των οποίων δεν μπορούμε να κάνουμε χωρίς την έννοια της εσωτερικής ενέργειας ενός ιδανικού αερίου, είναι χαρακτηριστικές πολλών φυσικών φαινομένων και χρησιμοποιούνται σε διάφορους κλάδους της τεχνολογίας.
