Sistem izolat în termodinamică: definiție, caracteristici și exemple

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-02-12 12:07

Există mai multe tipuri de sisteme în termodinamică: izolate și neizolate. Unde sunt găsite, când sunt aplicate, arată cât de utile pot fi și cum să le îngrijim. În caz contrar, dacă astfel de sisteme se dovedesc a fi dăunătoare muncii umane, cum să scăpați de ele.

Ce este asta?

Un sistem izolat este absolut orice acumulare de atomi și molecule (un lucru, o planetă, un corp uman) care reține energia întregii materii. Un astfel de sistem este complet izolat de lumea exterioară, se mai numește și închis.

Esența unui sistem izolat este că, cu toată dorința lui, nu va împărți căldura, nu irosește energie, substanța va trebui să fie luată din el cu forța. De exemplu, te poți uita la acvariu. În interiorul ei au loc procese: peștii mor, apa se deteriorează, scoicile se prăbușesc. Dar acvariul nu intră în contact cu mediul extern.

Un alt exemplu de sistem izolat este un fier de călcat - nu va cheltui energia în sine, nu va împărți substanțe. Un astfel de fenomen se observă în motoarele rezervoarelor, în sistemul solar - în tot ceea ce nu împarte energia cu alții.

La sisteme izolate închisenu poți lua mașina - se mișcă singură cu o anumită viteză! De asemenea, nu include ceainice, plante, organisme vii - ele împart substanțe cu lumea exterioară. Organismele vii emit produse metabolice, plante - oxigen, un ibric - abur la fierbere.

Fapt interesant: un sistem închis se numește sistem în care suma forțelor produse și a muncii este egală cu zero și izolat - în care corpurile pur și simplu acționează separat de alte sisteme. În același timp, un sistem izolat nu este întotdeauna închis, dar un sistem închis va fi neapărat izolat.

Mișcarea este o capcană

Există un avertisment: nu se pot mișca singuri, dar dacă cineva îi mută, atunci regula nu este încălcată. Deci, dacă luați un sistem izolat și îl aruncați de la înălțime, îl aruncați accidental, îl aruncați dintr-o parașută - nu contează, nu va înceta să fie izolat. Cu excepția cazului în care, desigur, este spart în timpul unor astfel de acțiuni - aceeași sticlă de apă aruncată de la înălțime va elibera toată apa - împărtășește materia cu alte sisteme - ceea ce înseamnă că sistemul nu va mai fi închis.

Această descriere se potrivește unui pistol și un glonț - nu funcționează fără un deget pe trăgaci, un corp greu și Pământ - nimic nu se întâmplă dacă nu împingi corpul la pământ.

Căldura ar trebui luată în considerare și

Un sistem izolat în termodinamică este un macrocorp care nu împărtășește niciodată nimic: energia, materia și căldura nu depășesc limitele sistemului. Un exemplu este un termos. Păstrează gradul de ceai turnat în el, o băutură fără intervenție umană cu forța (deschideți și turnațiel însuși) nu va împărtăși și nu cheltuiește energie nicăieri.

Mai mult, un sistem izolat se străduiește întotdeauna să atingă echilibrul termodinamic și este nevoie de altcineva pentru a-l scoate din această stare. Adică dacă dăm un exemplu de același termos, atunci cu o ședere lungă în mediu, ceaiul se va răci în continuare. Prin urmare, este nevoie de o persoană care să-l umple din nou cu ceai fierbinte, iar sistemul va fi din nou izolat termodinamic.

De ce este nevoie?

Conceptul de sistem izolat acoperă multe mecanisme, sisteme și ecosisteme. O persoană are nevoie de o înțelegere a modului în care sunt aranjate pentru a avea grijă de ea în mod corespunzător. Dacă acesta este un acvariu, atunci înainte de a urca în el cu brațele și picioarele, încercând să-l curățați, trebuie să vedeți mai întâi cum să faceți totul pentru a nu-l deranja. Dacă acestea sunt mecanisme sau echipamente - cum să le folosiți, astfel încât mai târziu să nu fie chinuitor de dureros să le reparați.

În același timp, dacă îl luăm la scară globală, deșertul este și un sistem izolat: în interiorul lui au loc anumite mecanisme de activitate vitală, care nu depășesc el. Pădurile, stepele, vulcanii și atmosfera servesc ca ecosisteme relativ izolate. Oamenii, care nu înțeleg cum funcționează, uneori nu își dau seama de amploarea problemelor pe care le creează.

Mai este un „dar”. Un sistem izolat nu va exista niciodată complet separat de alte sisteme. Dar acest concept există. Este convenabil pentru a face calcule în matematică, termodinamică, chimie și fizică. Toateenergia și materia pe care le emite un sistem izolat sunt luate ca zero și funcționează cu numerele necesare în acest moment.

Izolați cei neizolați

Chiar și un sistem deschis poate deveni izolat dacă ceva îl separă de mediu. Un sistem adiabatic acționează ca o partiție, care servește drept înveliș pentru un sistem deschis, făcându-l închis. Poate fi comparat cu folie înfășurată în jurul unui obiect, încercând să-l protejeze de razele soarelui.

Dacă o priviți într-un sens mai larg, atunci atmosfera Pământului poate servi drept exemplu - protejează planeta de influența cosmică și servește ca o coajă care ne dă viață.

Există o lege de conservare a impulsului pentru un sistem izolat închis: suma impulsurilor dintr-un sistem închis rămâne constantă, indiferent de modul în care corpurile interacționează între ele în interiorul sistemului. Și pe bună dreptate: deși puterea impulsurilor se poate schimba în timp, circumstanțe, oportunități, suma lor va rămâne constantă.

Un punct gros la sfârșit…

Astfel, concluzia se sugerează după cum urmează:

• Un sistem izolat este cât se poate de independent de mediul său, producând energie, muncă și materie în sine. Va rămâne constantă, în timp ce se luptă spre echilibru.
• Un sistem închis izolat nu va depinde nici de condițiile de mediu, nu va distinge nimic de el însuși, dar munca în el va fi egală cu zero în total. Adică legea conservării impulsului va fiextinde la un astfel de sistem mai degrabă decât la unul deschis.
• Un sistem izolat în termodinamică nu va depinde de căldura mediului. Constructorii încearcă să atingă această stare atunci când izolează case. Apropo, spuma poate servi cu ușurință ca înveliș adiabatic pentru o casă, făcându-l un sistem izolat.
• Un sistem izolat nu există în principiu: totul interacționează cu ceva. Dacă închideți acvariul, apa va fi săracă în oxigen, iar peștii vor muri. Oricum rămân în roșu.

Știința are nevoie de sisteme izolate pentru a avea puritatea experimentului - unele cantități pot fi neglijate. Dar în viață - au nevoie de îngrijire și utilizare adecvată.