Isolerat system inom termodynamik: definition, funktioner och exempel

2024 Författare: Henry Conors | [email protected]. Senast ändrad: 2024-02-12 12:59

Det finns flera typer av system inom termodynamik: isolerade och icke-isolerade. Var de finns, när de appliceras visar hur användbara de kan vara och hur man tar hand om dem. Annars, om sådana system visar sig vara skadliga för mänskligt arbete, hur blir man av med dem.

Vad är det här?

Ett isolerat system är absolut vilken ansamling av atomer och molekyler som helst (en sak, en planet, en människokropp) som behåller all materias energi. Ett sådant system är helt isolerat från omvärlden, det kallas också för slutet.

Kärnan i ett isolerat system är att det med all sin önskan inte delar värme, slösar inte bort energi, ämnet måste tas bort från det med våld. Du kan till exempel titta på akvariet. Processer äger rum inuti den: fisk dör, vatten försämras, skal kollapsar. Men akvariet kommer inte i kontakt med den yttre miljön.

Ett annat exempel på ett isolerat system är ett järn - det kommer inte att spendera energi själv, det kommer inte att dela ämnen. Ett sådant fenomen observeras i tankmotorer, solsystemet - i allt som inte delar energi med andra.

Till slutna isolerade systemdu kan inte ta bilen - den rör sig i en viss hastighet av sig själv! Det inkluderar inte heller tekannor, växter, levande organismer - de delar ämnen med omvärlden. Levande organismer avger metaboliska produkter, växter - syre, en vattenkokare - ånga när de kokar.

Intressant faktum: ett slutet system kallas ett system där summan av de producerade krafterna och arbetet är lika med noll, och isolerat - där kropparna helt enkelt agerar separat från andra system. Samtidigt är ett isolerat system inte alltid stängt, men ett slutet system kommer med nödvändighet att vara isolerat.

Rörelse är en fälla

Det finns en varning: de kan inte röra sig själva, men om någon flyttar dem, så bryts inte regeln. Så om du tar ett isolerat system och kastar det från en höjd, tappar det av misstag, tappar det från en fallskärm - det spelar ingen roll, det kommer inte att sluta att vara isolerat. Såvida den inte går sönder under sådana handlingar - samma flaska vatten som kastas från en höjd kommer att släppa ut allt vatten - dela materia med andra system - vilket innebär att systemet inte längre kommer att vara stängt

Denna beskrivning passar en pistol och en kula - fungerar inte utan ett finger på avtryckaren, en tung kropp och jorden - ingenting händer om du inte trycker ner kroppen till marken.

Värme bör också beaktas

Ett isolerat system inom termodynamiken är en makrokropp som aldrig delar någonting alls: energi, materia och värme går inte över systemets gränser. Ett exempel är en termos. Det håller graden av te som hälls i den, en drink utan mänsklig inblandning med tvång (öppna och hällsjälv) kommer inte att dela och spenderar inte energi någonstans.

Dessutom strävar ett isolerat system alltid efter att nå termodynamisk jämvikt, och någon annan behövs för att få det ur detta tillstånd. Det vill säga, om vi ger ett exempel på samma termos, så kommer teet fortfarande att svalna med en lång vistelse i miljön. Därför behövs en person som återigen fyller det med varmt te, och systemet kommer återigen att isoleras termodynamiskt.

Varför behövs det?

Begreppet ett isolerat system täcker många mekanismer, system och ekosystem. En person behöver en förståelse för hur de är ordnade för att kunna ta hand om dem på rätt sätt. Om det här är ett akvarium, innan du klättrar in i det med armar och ben och försöker rengöra det, måste du först se hur du gör allt för att inte störa det. Om det här är mekanismer eller utrustning - hur använder man dem så att det senare inte skulle vara oerhört smärtsamt att reparera dem.

Samtidigt, om vi tar det på en global skala, är öknen också ett isolerat system: vissa mekanismer för vital aktivitet äger rum inuti den, som inte går utöver den. Skogar, stäpper, vulkaner och atmosfären fungerar som relativt isolerade ekosystem. Människor som inte förstår hur de fungerar, inser ibland inte själva omfattningen av problem de skapar.

Det finns ett "men" till. Ett isolerat system kommer aldrig att existera helt separat från andra system. Men detta koncept finns. Det är praktiskt för att göra beräkningar inom matematik, termodynamik, kemi och fysik. Alltenergin och materia som ett isolerat system avger tas som noll och arbetar med de siffror som behövs för tillfället.

Isolera de icke-isolerade

Även ett öppet system kan bli isolerat om något skiljer det från miljön. Ett adiabatiskt system fungerar som en skiljevägg, som fungerar som ett skal för ett öppet system, vilket gör det stängt. Det kan jämföras med folie som lindats runt ett föremål och försöker skydda det från solens strålar.

Om man ser det i en vidare bemärkelse, så kan jordens atmosfär tjäna som ett exempel - den skyddar planeten från kosmiskt inflytande och fungerar som ett skal som ger oss liv.

Det finns en lag för bevarande av momentum för ett slutet isolerat system: Summan av impulser i ett slutet system förblir konstant, oavsett hur kropparna interagerar med varandra inuti systemet. Och med rätta: även om styrkan hos impulser kan förändras med tiden, omständigheterna, möjligheterna, kommer deras summa fortfarande att förbli konstant.

En tjock prick i slutet…

Därmed föreslår slutsatsen sig själv som följer:

Ett isolerat system är så oberoende av sin omgivning som möjligt och producerar energi, arbete och materia inom sig. Den kommer att förbli konstant samtidigt som den strävar efter balans.
Ett slutet isolerat system kommer inte heller att bero på miljöförhållanden, kommer inte att skilja något från sig självt, men arbetet i det kommer att vara lika med noll tot alt. Det vill säga lagen om bevarande av momentum kommer att varautvidga till ett sådant system snarare än till ett öppet.
Ett isolerat system inom termodynamik kommer inte att bero på värmen från omgivningen. Byggare försöker uppnå detta tillstånd när de isolerar hus. Förresten, skum kan lätt fungera som ett adiabatiskt skal för ett hus, vilket gör det till ett isolerat system.
Ett isolerat system existerar i princip inte: allt samverkar med något. Om du stänger akvariet blir vattnet fattigt på syre, och fisken kommer att dö. De förblir i rött ändå.

Vetenskapen behöver isolerade system för att ha experimentets renhet - vissa kvantiteter kan försummas. Men i livet - de behöver ordentlig vård och användning.