絕熱過程與等溫過程有何不同？
絕熱過程 (Adiabatic Process) 與等溫過程 (Isothermal Process) 是熱力學在討論熱變化時，常見的能量變化過程。
要了解絕熱過程與等溫過程有何不同及兩者差異，可以先從了解卡諾熱循環熱機下手。本文分成以下幾部分，為您提供一些參考資料：
什麼是卡諾循環熱機 (Carnot Heat Engine)？
什麼是卡諾循環熱機 (Carnot Heat Engine)？
「卡諾熱機」是用來描述一個熱力系統吸熱放熱過程的虛擬模型。熱力系統從一高溫發熱裝置吸熱，然後放熱給一個散熱裝置，期間歷經四個過程：
- 等溫膨脹 (Isothermal Expansion)
- 絕熱膨脹 (Adiabatic Expansion)
- 等溫壓縮 (Isothermal Compression)
- 絕熱壓縮 (Adiabatic Compression)
下圖便是典型的卡諾熱循環機的模型。中間黃色的機構是熱力系統，裡面裝有參與運作的流體物質 (液體、氣體、蒸氣)。熱力系統從左側的紅色發熱裝置吸熱，並放熱給右側藍色的吸熱裝置，我們假設發熱系統與吸熱系統都有無限的容量，可無限大供給熱能與吸收熱能。
（註：關於熱能可逆性的論述，為避免本文內容過於複雜，不在本文中討論。請參考其他專業論文）
- TH：發熱裝置(高溫)的溫度
- TC：散熱裝置(低溫)的溫度
- QH：等溫膨脹過程中，熱力系統從高溫發熱裝置吸收的熱量
- QC：等溫壓縮過程中，熱力系統釋放給低溫散熱裝置的熱量
- W：絕熱膨脹過程中，熱力系統以機械能對外部作功，或是絕熱壓縮過程中，外部以機械能對熱力系統作功
- U：熱力系統內能 (Internal Energy)
什麼是絕熱過程 (Adiabatic Process)？
在一熱力系統的運作過程中，沒有任何能量以熱的形式，從外部進出這個系統，只有系統內部能量（溫度）變化，並轉為機械能，可以是膨脹（系統對外部以壓力作功）或收縮（外部對系統以壓力作功），膨脹與壓縮造成的內能變化，以及對外界作用的功，可用 ΔU = Ｗ 表示。雖然絕熱過程，阻隔了系統與外部的熱量傳遞，但系統內的能量溫度不是恆定的。
什麼是等溫過程 (Isothermal Process)？
在一熱力系統的運作過程中，系統內部溫度維持恆定，ΔU = ΔT = 0。
但與外部有熱量的傳遞，吸收或放出的熱量，直接轉為機械能，如膨脹（系統對外部以壓力作功）或壓縮（外部對系統以壓力作功），Q = W。
卡諾循環 (Carnot Cycle)
綜合以上的概念，重新把卡諾循環熱機的四個步驟結合起來，以壓力體積圖來表示，更容易理解卡諾熱機的四個循環步驟：
T1, T2兩條曲線，代表在恆溫狀況下，熱力系統中的流體物質，其壓力與體積的相對變化（壓力增大，體積縮小）。圖中 T1 的 P-V 曲線所代表的溫度，高於 T2 的溫度。
從卡諾循環的壓力-體積圖可以了解，在等溫膨脹與等溫壓縮的過程中，由外部提供熱能QH，或吸收熱能QC。因此，即使壓力變化，系統可保持恆溫 (沿著已知的恆溫 P-V 曲線移動)。物質體積膨脹變大，壓力變小；物質體積壓縮變小，壓力變大。
而絕熱壓縮與絕熱膨脹的過程中，沒有外部熱能 Q 進出熱力系統，壓力體積的相對變化一樣，但膨脹的過程，造成內能下降、溫度降低。壓縮的過程，則是讓內部溫度上升。
下面的動畫影片，可讓您更容易理解這四個過程：
卡諾循環的原理動畫
熱分析儀與量熱儀
在現實的世界中，這樣的理想的曲線，並不存在。因此要了解物質在等溫或在絕熱過程中的壓力、體積、溫度的實際相對關係，需要一部理想的熱分析儀來進行量測，並替您製造出絕熱或等溫條件。
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