Termodynaamiset järjestelmän ominaisuudet, tyypit, esimerkit

Eräs Termodynaaminen järjestelmä O. Se on erittäin laaja määritelmä, koska termodynaaminen järjestelmä voi olla laaja galaksina tai se on pieni määrä kaasua, joka sisältyy sylinteriin.

Kaikki, mikä ympäröi termodynaamista järjestelmää, mukaan lukien massa ja avaruus, on saman ympäristö tai ympäristö. Se ei ole muu maailmankaikkeus, vaan vain ympäristö, joka pystyy vaikuttamaan järjestelmään.

Termodynaamisen järjestelmän kaavio

Termodynaamisessa järjestelmässä massa- tai energianvaihto on mahdollista järjestelmän ja ympäristön välillä järjestelmän luokasta riippuen, ympäristössä, jossa sitä tutkijat sijaitsevat tarkkailijat.

Termodynaamisen järjestelmän analysoinnissa on tärkeää luoda rajat (rajat tai seinät), jotka voidaan kiinnittää tai liikkuva. Lasi- tai metallipullossa on kiinteät seinät, mutta mäntä tai mobiili mäntä.

Sellaisenaan raja voi olla todellinen tai kuvitteellinen pinta, mutta ihannetapauksessa sillä on nollapaksuus, jotkut jäykkyys ja muut ominaisuudet, jotka on kuvattu matemaattisessa muodossa.

Kuvitteelliset rajat ovat välttämättömiä tutkiessaan järjestelmiä, jotka puolestaan ​​ovat osa paljon suurempia järjestelmiä, kuten tähti sumussa.

Järjestelmän ja sen ympäristön väliset lämpövaihdot ovat termodynamiikan ensisijaisia ​​tavoitteita. Siksi seinämille annetaan erityinen nimi, joka sallii vaihdon: adiabaattinen, kun taas ne, jotka eivät salli sitä ja eristävät järjestelmää, ovat diaterisia.

[TOC]

Termodynaamisten järjestelmien tyypit

Ensimmäisessä tapauksessa se on avoin järjestelmä, koska teekannu vaihtaa tulipalon ja kaasun vapauttaman energian kaasun muodossa. Toisessa tapauksessa se on suljettu järjestelmä, koska vaihdan vain tulipalon vapauttaman energian, mutta ei kaasua. Kolmas tapaus on eristetty järjestelmä, koska se ei vaihda energiaa tai asiaa.

On olemassa erityyppisiä termodynaamisia järjestelmiä, jotka luokitellaan niiden kyvyn vaihtamisen ja energian mukaan ympäristöön, tällä tavalla:

Avoimet järjestelmät

Aineen ja energianvaihto ulkopuolelle on sallittua, joten niitä kutsutaan myös Hallintatilavuus.

Tällä tavalla on mallinnettu suuri joukko tekniikkajärjestelmiä, esimerkiksi kotitekoiset vedenlämmitin ja autojen jäähdyttimet.

Voi palvella sinua: 21 Tärkeää fysiikan tapahtumaa

Suljetut järjestelmät

Ne tunnetaan myös nimellä kontrollimassa ja ne on ominaista, koska ympäristössä ei ole vaihtoa. Siksi sen massa on kiinteä, mutta energia voi ylittää rajansa joko lämmönä tai työnä. Tällä tavoin järjestelmän tilavuus voi vaihdella.

Eristetyt järjestelmät

Nämä ovat suljettuja järjestelmiä, joissa lämmön, työn tai kaikenlaisen energian vaihtaminen ympäristön kanssa estetään.

Homogeeniset järjestelmät ja heterogeeniset järjestelmät

Kuvatut järjestelmät luokiteltiin niiden vaihtokapasiteetin mukaan ympäristön kanssa, mutta tämä ei ole ainoa kriteeri. Termodynaamiset järjestelmät voivat myös olla homogeenisia ja heterogeenisiä.

Puhtaat aineet ovat hyviä esimerkkejä homogeenisista järjestelmistä, kuten suola -ravistelijassa pelastettu pöytäsuola. Päinvastoin, nestemäisen veden ja vesihöyryn yhdistelmä on heterogeeninen järjestelmä, koska nämä ovat kaksi eri tilaa, joiden ominaisuudet eroavat toisistaan.

Esimerkkejä termodynaamisista järjestelmistä

Kuten olemme nähneet, termodynaamiset järjestelmät ovat yksinkertaisimmista monimutkaisimpiin. Niitä tutkittaessa on kuitenkin kätevää määritellä ne huolellisesti ja yrittää löytää kaikki tapoja yksinkertaistaa analyysiä.

Katsotaanpa joitain esimerkkejä todellisista järjestelmistä, jotka seuraavat meitä jokapäiväisessä elämässä:

Veteen upotettu säiliö

Tämä on hyvin yksinkertainen ja havainnollistava termodynaaminen järjestelmä ja myös hyvä tapa valmistaa ruokaa. Astian pito.

Voi palvella sinua: mikä on magneettinen hetki?

Vettä lämmitettäessä lämpö virtaa järjestelmään astian reunan läpi.

Ruoan keittämisen nopeus riippuu useista tekijöistä, yksi niistä on pannun materiaali: jos se on keraamista tai metallia. Tiedämme, että metalli on hyvä lämmönkuljettaja, joten toivomme, että pitoisuus lämpenee nopeasti, jos käytetään terästä tai alumiinialusta.

Järjestelmän lämmittämisen sijasta haluat. Tässä tapauksessa järjestelmä antaa lämpöä vesihauteeseen.

Keitä peittämätön pannu

Avoa pannuissa keitetyt kana ja leipä ovat esimerkki avoimesta termodynaamisesta järjestelmästä. Lähde: Pixabay.

Keittiö on erinomainen paikka löytää termodynaamisia prosesseja. Kastike, kana tai muu avoimessa pannuissa haudutettu ruoka on esimerkki avoimesta järjestelmästä, koska ympäristön kanssa on kaikki tyyppiset vaihdot: Lisää mausteita, muita ainesosia ja muokkaa lisättyä lämpöä.

Polttomoottori

Autojen, moottoripyörien, lentokoneiden ja veneiden polttomoottorissa on kaasuttimessa valmistettu kaasu- ja polttoaine ja polttoaine, joka viedään sylinteriin, missä palamisen vaikutuksesta tulee kaasuseos useita.

Koska seoksen koostumus vaihtelee koko työsyklin ajan, se on monimutkainen ja heterogeeninen termodynaaminen järjestelmä.

Kahvi tai teetä termosissa

Kuuma tai kylmä juoma termosten sisällä on hyvä esimerkki suljetusta termodynaamisesta järjestelmästä. Lähde: Pixabay.

Kahvi tai tee pysyvät kuumana pidempään termosissa. Se on säiliö, joka on varustettu eristävällä seinällä, tarkkaan järjestelmän - kuuman juoman -, joka on lämmön, estämiseksi ympäristölle ja jäähdytetään.

Voi palvella sinua: Volt tai Volt: Konsepti ja kaavat, vastaavuudet, esimerkit

Termos on todella kaksi astiaa, joista se on osittainen tyhjä välttääkseen väliaineen, kuten ilmaa, mikä auttaa ajamaan lämmön sisäpuolelta säiliöön.

Tietenkin termos myös toimii, se palvelee kylmien juomien pitämistä pidempään.

Munat

Kuluttamamme munat ovat erinomaisia ​​esimerkkejä suljetuista termodynaamisista järjestelmistä, mutta ne sallivat energianvaihdon ympäristön kanssa. Munankuoren avulla pääsee alkion sappien lämmön, samoin kuin kaasujen kulku.

Solut

Solu on elävien olentojen perustavanlaatuinen yhtenäisyys ja on ihanan tehokas termodynaaminen järjestelmä. Laajennuksen mukaan mitä tahansa elävää olentoa voidaan pitää myös monimutkaisena termodynaamisena järjestelmänä.

Solukalvo, joka kattaa sisäiset rakenteet, kuten ytimet ja mitokondriot, on järjestelmän ja ympäristön välinen raja. Tämä mahdollistaa energianvaihdon, ravinteiden saapumisen ulkopuolelta ja jätteen tuotanto.

Purkitettu

Säilykkeet ovat tyypillisiä esimerkkejä suljetuista termodynaamisista järjestelmistä.

Vedenlämmitin

Lämmittimen sisällä oleva vesi on avoin termodynaaminen järjestelmä, koska se on välttämätöntä kaasua.

Viitteet

1. Borgnakki. 2009. Termodynamiikan perusteet. 7. painos. Wiley ja pojat.
2. Cengel, ja. 2012. Termodynamiikka. 7. painos. McGraw Hill.
3. Aurinkoenergia. Termodynaamiset järjestelmät. Haettu osoitteesta: aurinko- ja analergia.netto.
4. Wikipedia. Termodynaamiset järjestelmät. Palautettu: on.Wikipedia.org.
5. Wikipedia. Teemodynaaminen järjestelmä. Haettu jstk.Wikipedia.org.