En physique, un processus adiabatique est un système qui n’échange pas de chaleur avec son environnement. Cela signifie que lorsque le système effectue un travail – qu’il s’agisse d’un mouvement ou d’un travail mécanique – il ne rend idéalement pas son environnement plus chaud ou plus frais. Pour les systèmes impliquant des gaz, un processus adiabatique nécessite généralement des changements de pression pour modifier la température sans affecter l’environnement environnant. Dans l’atmosphère terrestre, les masses d’air subiront une expansion adiabatique et se refroidiront, ou elles subiront une compression adiabatique et se réchaufferont. Les ingénieurs ont conçu divers moteurs avec des processus au moins partiellement adiabatiques.
Un processus adiabatique est un processus thermodynamique dans lequel un système ne gagne ni ne perd de chaleur dans son environnement. Un processus thermodynamique peut être compris comme une mesure des changements d’énergie au sein d’un système, prise d’un état initial à un état final. Dans les applications de la thermodynamique, un système peut être n’importe quel espace clairement défini avec un ensemble uniforme de propriétés, qu’il s’agisse d’une planète, d’une masse d’air, d’un moteur diesel ou de l’univers. Alors que les systèmes ont de nombreuses propriétés thermodynamiques, la plus importante ici est le changement de température, mesuré par le gain ou la perte de chaleur.
Un changement dans l’énergie interne d’un système se produira chaque fois que ce système effectue un travail, comme lorsqu’une machine alimentée par combustion interne déplace ses pièces. Dans les processus adiabatiques impliquant la plupart des gaz atmosphériques, tels que l’air, la compression du gaz dans le système provoque le réchauffement du gaz, tandis que la détente le refroidit. Certains moteurs à vapeur ont profité de ce processus pour augmenter la pression et donc la température, et sont considérés comme des moteurs adiabatiques. Les scientifiques classent les processus adiabatiques – des machines aux systèmes météorologiques – selon qu’ils sont ou non réversibles à leur température d’origine.
Dans un processus adiabatique, un changement de température se produira uniquement en raison du travail qu’il effectue, mais pas en raison de la perte de chaleur dans son environnement. L’air ascendant se refroidit sans perdre de chaleur au profit des masses d’air voisines. Il se refroidit parce que la pression atmosphérique, qui comprime et réchauffe l’air plus près de la surface de la terre, diminue avec l’altitude. Lorsque la pression sur un gaz est réduite, il se dilate et les lois thermodynamiques considèrent que la dilatation est un travail. Lorsque la masse d’air se dilate et effectue un travail, elle ne perd pas de chaleur au profit d’autres masses d’air qui peuvent avoir des températures très différentes, et subit ainsi un processus adiabatique.
Il est presque impossible qu’un système adiabatique parfait existe, car une partie de la chaleur est généralement perdue. Il existe des équations mathématiques que les scientifiques utilisent pour modéliser les processus adiabatiques qui supposent un système parfait pour plus de commodité. Ceux-ci doivent être ajustés lors de la planification de moteurs ou d’appareils réels. L’opposé d’un processus adiabatique est un processus isotherme, où la chaleur est transférée à l’extérieur du système vers son environnement environnant. Si un gaz se dilate librement en dehors d’un système à pression régulée, il subit un processus isotherme.