АДИАБАТИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, процесс, происходящий в какой-либо системе без притока или отдачи тепла. Чтобы заставить тело совершать А. п., необходимо в тепловом отношении полностью изолировать его от окружающей среды. Однако, если процесс происходит достаточно быстро (так, что за это время нет заметного теплообмена между телом и окружающей средой), то его можно считать А. п., даже при отсутствии изоляции от внешней среды. Примером такого А. п. может служить процесс распространения звука в газах или других телах. В местах сгущения газа температура его повышается в местах разрежения — понижается. Но за период звуковых колебаний не происходит сколько-нибудь заметного теплообмена между сгущёнвыми и разреженными слоями газа. Это и даёт возможность в нервом приближении считать процесс распространения звука в газе А. н.
Если система при А. п. совершает внешнюю работу, то внутренняя энергия её уменьшается. Для идеального газа внутренняя энергия зависит только от температуры и не зависит от объёма; поэтому при адиабатич. расширении идеального газа с совершением внешней работы температура ого должна понижаться. С точки зрения молекулярной теории механизм понижения температуры газа можно пояснить следующим примером. Пусть газ находится в непроводящем тепло цилиндре с поршнем, па к-ром лежит груз. Если несколько уменьшить нагрузку на поршень, то газ будет адиабатически расширяться. Если бы поршень был неподвижен, молекула газа при ударе о поршень отскочила бы с той же самой скоростью, к-рую имела до удара. Если же поршень движется, то она отскочит с меньшей скоростью. Т. о. при адиабатич. расширении средняя скорость молекул газа уменьшается, т. е. газ охлаждается. Наоборот, при адиабатич. сжатии, когда над газом совершается работа, газ нагревается.
Особое значение имеют обратимые А. п. Для обратимых А. п. энтропия системы сохраняет постоянное значение; для необратимого А. п. энтропия возрастает.
А. п. играют важную роль в атмосфере. При изменении внешнего давления на данную массу воздуха меняются температура и плотность воздуха. Изменение давления может происходить либо вследствие горизонтального перемещения воздуха в сторону низкого давления, либо при уменьшении «нагрузки» па воздух сверху в связи с перемещениями воздушных масс в вышележащих слоях атмосферы, либо, наконец, при вертикальном смещении воздуха, благодаря к-рому оп попадает под более низкое (при смещении вверх)'или под более высокое (при смещении вниз) внешнее давление. Наиболее важен последний случай. Так как давление в атмосферном столбе закономерно меняется с высотой,то адиабатич. изменение температуры при вертикальном смещении воздуха является функцией расстояния по вертикали, на которое сместился воздух. Оказывается, что для сухого воздуха получается линейная зависимость: температура падает почти на 1°С при подъёме воздуха на 100 м, независимо от начальных условий, и возрастает на ту же величину при опускании воздуха на 100 м (сухоадиабатич. изменение, или сухо- адиабатич. градиент).
Влажный, но ненасыщенный воздух меняет свою температуру нри адиабатич. процессе почти так же, как и сухой. В насыщенном воздухе дело обстоит иначе: в восходящем насыщенном воздухе при охлаждении и происходпт конденсация водяного пара, причём выделяется скрытая теплота конденсации. Поэтому изменение температуры при подъёме оказывается меньше, чем при сухоадиабатич. процессе, и тем меньше,чем больше влаги содержится в воздухе. Следовательно, влажноадиабатич. изменение температуры, или влажноадиабатич. градиент (для насыщенного воздуха) оказывается величиной переменной и зависит от давления и температуры, поскольку от них зависит упругость насыщающего водяного пара. Он всегда меньше сухоадиабатич. градиента, но приближается к нему при низких температурах и высоких давлениях. Для примера укажем, что при давлении 1.000 мб (миллибар) и температуре 0й влажноадиабатич. градиент равен 0,65°, при давлении 500 мб и температуре 0° он равен 0,5Г и при давлении 5.000 мб и температуре 0° он равен 0,87е на 100 м. Опускаясь, воздух нагревается и удаляется от состояния насыщения, вследствие чего повышение в нём температуры происходит по сухоадиабатич. закону. Если, однако, продукты конденсации остаются в воздухе (в виде облаков), то при нисходящем движении и нагревании воздуха опи испаряются, вследствие чего часть тепла переходит в скрытое состояние; в результате повышение температуры будет происходить по влажноадиабатич. закону, т. е. с тем же градиентом, что и при подъёме насыщенного воздуха. Описанный процесс — адиабатического подъёма при конденсации и опускания при испарении избыточной влаги — носит название исевдоадиабатического.
Многие атмосферные процессы можно с большим приближением рассматривать как адиабатические и применять к их исследованию законы адиабатич. процессов. Сюда относится подъём воздуха в процесс конвекции, приводящий к образованию кучевых и кучедождевых облаков, восходящее скольжение воздуха над фронтальными поверхностями, приводящее к возникновению мощных и обширных облачных систем, нисходящее движение воздушных слоёв, приводящее к возникновению температурных инверсий в свободной атмосфере, возникновение фёна, т. е. тёплого и сухого ветра, при нисходящем движении роздуха по горному склону и т. п.
АДИАБАТНЫЙ ПРОЦЕСС, процесс, происходящий в физической системе без теплообмена с окружающей средой. А.п. можно осуществить в системе, окруженной теплоизолирующей (адиабатной) оболочкой. Пример такого А.п.— рабочий такт тепловой машины, при котором газ (пар) расширяется в цилиндре с теплоизолирующими стенками и поршнем, при отсутствии необратимых превращений работы трения в теплоту.
А.п.
можно реализовать и при отсутствии
адиабатной оболочки; для этого он должен
протекать настолько быстро, чтобы за
время процесса не произошло теплообмена
между системой и окружающей средой. Так
происходит, например, сжатие газа ударной
волной, при котором газ, не успевая
отдать выделившуюся теплоту, сильно
нагревается. При скорости волны порядка
1 км/сек (скорости, достигнутой современными
сверхзвуковыми самолётами) и сжатии
воздуха под действием ударной волны в
4 раза температура воздуха повышается
до 700°С. Адиабатное расширение газа с
совершением работы против внешних сил
и сил взаимного притяжения молекул
вызывает его охлаждение. Такое охлаждение
газов лежит в основе процесса сжижения
газов. А.п. размагничивания парамагнитных
солей позволяет получить температуры,
близкие к абсоллютному нулю.
А.п. могут протекать
обратимо и
необратимо. В случае обратимого А.п.
энтропия системы остаётся постоянной.
Поэтому обратимый А.п. называют ещё
изоэнтропийным. На диаграмме состояния
системы он изображается кривой, называемой
адиабатой, или изоэнтропой. В необратимых
А.п. энтропия возрастает.