Lämpötilaprosesseja

Lämpötilaprosesseja ovat termodynamiikan prosesseja, joissa järjestelmän lämpötila muuttuu tilanmuutoksen aikana. Lämpötilan muutos liittyy usein paineen ja tilavuuden muutoksiin sekä järjestelmän sisäiseen energiaan, ja näitä prosesseja tarkastellaan sekä teoreettisesti että käytännön sovelluksissa.

Lämpötilaprosessit jaetaan yleisesti isotermisiin, adiabattisiin sekä isobaarisiin ja isokoorisiin prosesseihin. Isotermisessa prosessissa lämpötila pysyy vakiona. Adiabattisessa prosessissa lämpöenergiaa ei siirry järjestelmän ja ympäristön välillä. Isobaarisessa prosessissa paine on vakio ja isokoorisessa prosessissa tilavuus on vakio.

Isoterminen prosessi: T on vakio. Esimerkkinä ideaalikaasun isoterminen laajeneminen, jossa sisäinen energia ei muutu ja lämpö siirtyy työn tekemiseen ympäristön kanssa.

Adiabattinen prosessi: Q = 0. Paine, tilavuus ja lämpötila muuttuvat siten, että PV^γ on vakio (γ on Cp/Cv). Näitä prosesseja tapahtuu esimerkiksi nopeasti tapahtuvissa tai hyvin eristetyissä järjestelmissä.

Isobaarinen ja isokoorinen prosessi: Isobaarisessa prosessissa paine pysyy vakiona, jolloin tilavuuden ja lämpötilan muutokset liittyvät toisiinsa. Isokoorisessa prosessissa tilavuus pysyy vakiona ja lämpötilan sekä paineen muutokset ovat yhteydessä toisiinsa.

Faasimuutokset, kuten sulaminen ja höyrystyminen, voivat tapahtua faasipisteissä pitkittyneesti, jolloin lämpöä sitoutuu latenttilämpönä eikä lämpötilan muutos nopeudu. Lämpötilaprosessit ovat keskeisiä esimerkiksi lämmönsiirrossa, moottoriteknologiassa ja kylmä- sekä prosessiteollisuudessa.