Isolert system i termodynamikk: definisjon, funksjoner og eksempler

2024 Forfatter: Henry Conors | [email protected]. Sist endret: 2024-02-12 11:34

Det finnes flere typer systemer innen termodynamikk: isolerte og ikke-isolerte. Hvor de finnes, når de brukes, viser hvor nyttige de kan være og hvordan man tar vare på dem. Ellers, hvis slike systemer viser seg å være skadelige for menneskelig arbeid, hvordan bli kvitt dem.

Hva er dette?

Et isolert system er absolutt enhver opphopning av atomer og molekyler (en ting, en planet, en menneskekropp) som beholder energien til all materie. Et slikt system er fullstendig isolert fra omverdenen, det kalles også lukket.

Kjernen i et isolert system er at det, med alt sitt ønske, ikke deler varme, sløser ikke bort energi, stoffet må tas bort fra det med makt. For eksempel kan du se på akvariet. Prosesser finner sted inne i den: fisk dør, vann forringes, skjell kollapser. Men akvariet kommer ikke i kontakt med det ytre miljøet.

Et annet eksempel på et isolert system er et jern - det vil ikke bruke energi selv, det vil ikke dele stoffer. Et slikt fenomen observeres i tankmotorer, solsystemet - i alt som ikke deler energi med andre.

Til lukkede isolerte systemerdu kan ikke ta bilen - den beveger seg i en viss hastighet av seg selv! Det inkluderer heller ikke tekanner, planter, levende organismer - de deler stoffer med omverdenen. Levende organismer avgir metabolske produkter, planter - oksygen, en vannkoker - damp ved koking.

Interessant faktum: et lukket system kalles et system der summen av de produserte kreftene og arbeidet er lik null, og isolert - hvor kroppene rett og slett virker atskilt fra andre systemer. Samtidig er ikke et isolert system alltid lukket, men et lukket system vil nødvendigvis være isolert.

Bevegelse er en felle

Det er ett forbehold: de kan ikke bevege seg av seg selv, men hvis noen flytter dem, blir ikke regelen brutt. Så hvis du tar et isolert system og kaster det fra en høyde, slipper du det ved et uhell, slipper det fra en fallskjerm - det spiller ingen rolle, det vil ikke slutte å være isolert. Med mindre den selvfølgelig blir ødelagt under slike handlinger - den samme flasken med vann som kastes fra en høyde vil slippe alt vannet ut - dele materie med andre systemer - som betyr at systemet ikke lenger vil være stengt

Denne beskrivelsen passer til en pistol og en kule - fungerer ikke uten en finger på avtrekkeren, en tung kropp og jorden - ingenting skjer hvis du ikke skyver kroppen til bakken.

Varme bør også tas i betraktning

Et isolert system i termodynamikk er et makrolegeme som aldri deler noe i det hele tatt: energi, materie og varme går ikke utover systemets grenser. Et eksempel er en termos. Det holder graden av te helles i den, en drink uten menneskelig innblanding med tvang (åpne og hellselv) vil ikke dele, og bruker ikke energi noe sted.

Dessuten streber et isolert system alltid etter å nå termodynamisk likevekt, og det trengs noen andre for å bringe det ut av denne tilstanden. Det vil si at hvis vi gir et eksempel på den samme termosen, vil teen fortsatt kjøle seg ned med et langt opphold i miljøet. Derfor trengs en person som igjen vil fylle den med varm te, og systemet vil igjen være termodynamisk isolert.

Hvorfor trengs det?

Konseptet med et isolert system dekker mange mekanismer, systemer og økosystemer. En person trenger en forståelse av hvordan de er ordnet for å kunne ta vare på dem. Hvis dette er et akvarium, så før du klatrer inn i det med armer og ben, prøver å rengjøre det, må du først se hvordan du gjør alt for ikke å forstyrre det. Hvis dette er mekanismer eller utstyr - hvordan bruker du dem, slik at det senere ikke ville være uutholdelig smertefullt å reparere dem.

Samtidig, hvis vi tar det på en global skala, er ørkenen også et isolert system: visse mekanismer for vital aktivitet finner sted inne i den, som ikke går utover den. Skoger, stepper, vulkaner og atmosfæren fungerer som relativt isolerte økosystemer. Folk som ikke forstår hvordan de fungerer, innser noen ganger ikke selv omfanget av problemer de skaper.

Det er ett "men" til. Et isolert system vil aldri eksistere helt atskilt fra andre systemer. Men dette konseptet eksisterer. Det er praktisk for å gjøre beregninger i matematikk, termodynamikk, kjemi og fysikk. Alleenergien og stoffet som et isolert system avgir, tas som null og opererer med tallene som trengs for øyeblikket.

Isoler de ikke-isolerte

Selv et åpent system kan bli isolert hvis noe skiller det fra miljøet. Et adiabatisk system fungerer som en skillevegg, som fungerer som et skall for et åpent system, noe som gjør det lukket. Det kan sammenlignes med folie viklet rundt en gjenstand som prøver å beskytte den mot solens stråler.

Hvis du ser på det i en bredere forstand, så kan atmosfæren for Jorden tjene som et eksempel - den beskytter planeten mot kosmisk påvirkning og fungerer som et skall som gir oss liv.

Det er en lov om bevaring av momentum for et lukket isolert system: Summen av impulser i et lukket system forblir konstant, uansett hvordan kroppene samhandler med hverandre inne i systemet. Og med rette: selv om styrken til impulser kan endre seg med tid, omstendigheter, muligheter, vil summen av dem fortsatt forbli konstant.

En tykk prikk på slutten…

Dermed antyder konklusjonen seg som følger:

Et isolert system er så uavhengig av omgivelsene som mulig, og produserer energi, arbeid og materie i seg selv. Den vil forbli konstant, mens den streber etter balanse.
Et lukket isolert system vil heller ikke være avhengig av miljøforhold, vil ikke skille noe fra seg selv, men arbeidet i det vil være lik null tot alt. Det vil si at loven om bevaring av momentum vil væreutvide til et slikt system i stedet for til et åpent.
Et isolert system innen termodynamikk vil ikke være avhengig av varmen fra omgivelsene. Byggherrer prøver å oppnå denne tilstanden når de isolerer hus. Forresten, skum kan lett tjene som et adiabatisk skall for et hus, noe som gjør det til et isolert system.
Et isolert system eksisterer i prinsippet ikke: alt samhandler med noe. Hvis du lukker akvariet, vil vannet være fattig på oksygen, og fisken vil dø. De forblir i rødt uansett.

Vitenskapen trenger isolerte systemer for å ha renheten til eksperimentet - noen mengder kan neglisjeres. Men i livet - de trenger riktig pleie og bruk.