Egy pumpában lévő levegő térfogatát nagyon gyors összenyomással felére csökkentjük. Mekkora lesz a levegő nyomása ahhoz képest, mint ha nagyon lassan nyomtuk volna össze fele térfogatúra?
A) Nagyobb lesz a nyomása.
B) Ugyanakkora lesz a nyomása.
C) Kisebb lesz a nyomása.
A) Nagyobb lesz a nyomása.
B) Ugyanakkora lesz a nyomása.
C) Kisebb lesz a nyomása.
Gyors összenyomás esetén az általunk kifejtett összenyomó erőnek pozitív a munkavégzése, mivel az erő és az elmozdulás egyirányú (mindkettő "befelé" mutat). A pozitív munkavégzés azt jelenti, hogy energiát adunk a gáznak. Az így kapott energiával a gáz kénytelen valamit kezdeni: vagy neki fel kell vennie (a belső energiáját fogja növelni), vagy tovább kell "passzolnia", azaz le kell adnia a környezetének. Mit okoz a gáznak, ha felveszi a kapott energiát, azaz a belső energiája növelésére fordítja? Ideális gáz belső energiája csak a hőmérséklete révén tud megváltozni, így az energiafelvétel hőmérsékletnövekedést, felmelegedést okoz. Tehát ha elkezdünk összenyomni egy gázt, akkor az első lépésben biztosan felmelegszik. Aztán hogy ezután mi törtémnik, az attól függ, hogy a gáz tud-e hőt cserélni a környezetével.
Amikor hirtelen nyomjuk össze a gázt \((1\to 2\mathrm{A})\), akkor még ha a pumpa fala jó hővezető fémből is van, a felmelegedő levegőnek "nincs ideje", hogy hőt adjon le a környezete felé, ezért a folyamat közelítőleg adiabatikus (hőátadásmentes) lesz.
Ha viszont nagyon lassan nyomjuk össze a bezárt levegőt \((1\to 2\mathrm{B})\), akkor bőven van ideje hőcserére a környezettel, ezért mindig a környezet (állandónak feltételezett) hőmérsékletét veszi fel, tehát a folyamat izotermikus lesz.
Az adiabatikus folyamat görbéje (adiabata) a \(p\thinspace \unicode{x2013} \thinspace V\) diagramon mindig meredekebb, mint az izotermaikusé (izoterma), ezért az adiabatikus összenyomástól mindig felmelegszik egy ideális gáz, míg izotermikus összenyomáskor (definíció szerint) semennyire sem melegszik fel.
