Izolovani sistem u termodinamici: definicija, karakteristike i primeri

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-02-12 04:40

Postoji nekoliko tipova sistema u termodinamici: izolovani i neizolovani. Gdje se nalaze, kada se primjenjuju, pokazuje koliko mogu biti korisni i kako se o njima brinuti. Inače, ako se takvi sistemi pokažu da su štetni za ljudski rad, kako ih se riješiti.

Šta je ovo?

Izolovani sistem je apsolutno svaka akumulacija atoma i molekula (stvar, planeta, ljudsko telo) koja zadržava energiju sve materije. Takav sistem je potpuno izolovan od vanjskog svijeta, naziva se i zatvorenim.

Suština izolovanog sistema je da, uz svu svoju želju, neće deliti toplotu, ne rasipa energiju, supstanca će mu se morati silom oduzeti. Na primjer, možete pogledati akvarij. U njemu se odvijaju procesi: ribe umiru, voda se pogoršava, školjke propadaju. Ali akvarij ne dolazi u kontakt sa vanjskim okruženjem.

Još jedan primjer izolovanog sistema je gvožđe - ono neće samo trošiti energiju, neće dijeliti supstance. Takav fenomen se uočava u motorima rezervoara, solarnom sistemu - u svemu što ne deli energiju sa drugima.

Za zatvorene izolovane sistemene možete uzeti auto - on se sam kreće određenom brzinom! Takođe ne uključuje čajnike, biljke, žive organizme - oni dijele supstance sa vanjskim svijetom. Živi organizmi emituju produkte metabolizma, biljke - kiseonik, kotlić - paru pri ključanju.

Zanimljivost: zatvorenim sistemom se naziva sistem u kome je zbir proizvedenih sila i rada jednak nuli, a izolovanim - gde tela jednostavno deluju odvojeno od drugih sistema. Istovremeno, izolovani sistem nije uvek zatvoren, ali će zatvoreni sistem nužno biti izolovan.

Kretanje je zamka

Postoji jedno upozorenje: ne mogu se kretati sami, ali ako ih neko pomjeri, pravilo se ne krši. Dakle, ako uzmete izolirani sistem i bacite ga s visine, slučajno ga ispustite, ispustite s padobrana - nema veze, neće prestati biti izoliran. Osim ako se, naravno, ne pokvari tokom ovakvih radnji - ista boca vode bačena sa visine će ispustiti svu vodu - podijeliti materiju sa drugim sistemima - što znači da sistem više neće biti zatvoren.

Ovaj opis odgovara pištolju i metku - ne radi bez prsta na obaraču, teško tijelo i zemlja - ništa se neće dogoditi ako tijelo ne gurnete na tlo.

Treba uzeti u obzir i toplinu

Izolovani sistem u termodinamici je makrotelo koje nikada ništa ne deli: energija, materija i toplota ne prelaze granice sistema. Primjer je termosica. Zadržava stepen čaja koji se u njega sipa, piće bez ljudske intervencije nasilno (otvorite i sipajtesebe) neće dijeliti i nigdje ne troši energiju.

Štaviše, izolovani sistem uvek teži da postigne termodinamičku ravnotežu, a neko drugi je potreban da ga izvede iz ovog stanja. Odnosno, ako damo primjer iste termosice, onda će se uz dugi boravak u okruženju čaj i dalje ohladiti. Dakle, potrebna je osoba koja će ga ponovo napuniti toplim čajem, a sistem će ponovo biti termodinamički izolovan.

Zašto je to potrebno?

Koncept izolovanog sistema pokriva mnoge mehanizme, sisteme i ekosisteme. Osoba treba razumjeti kako je uređena kako bi se pravilno brinula o njoj. Ako je ovo akvarij, onda prije nego što se popnete u njega rukama i nogama, pokušavajući ga očistiti, prvo morate vidjeti kako sve učiniti kako ga ne biste uznemirili. Ako su to mehanizmi ili oprema - kako ih koristiti, da ih kasnije ne bi bilo strašno bolno popravljati.

Istovremeno, ako je uzmemo u globalnim razmjerima, pustinja je također izolovan sistem: unutar nje se odvijaju određeni mehanizmi vitalne aktivnosti, koji ne idu dalje od nje. Šume, stepe, vulkani i atmosfera služe kao relativno izolovani ekosistemi. Ljudi, ne shvatajući kako rade, ponekad i sami ne shvataju razmere nevolja koje stvaraju.

Postoji još jedno "ali". Izolovani sistem nikada neće postojati potpuno odvojen od drugih sistema. Ali ovaj koncept postoji. Pogodan je za izradu proračuna u matematici, termodinamici, hemiji i fizici. Sveenergija i materija koju izolovani sistem emituje uzimaju se kao nula i rade sa brojevima koji su potrebni u ovom trenutku.

Izolujte neizolovane

Čak i otvoreni sistem može postati izolovan ako ga nešto odvoji od okoline. Adijabatski sistem djeluje kao pregrada, koja služi kao ljuska za otvoreni sistem, čineći ga zatvorenim. Može se uporediti sa folijom omotanom oko predmeta, pokušavajući ga zaštititi od sunčevih zraka.

Ako se posmatra u širem smislu, onda atmosfera za Zemlju može poslužiti kao primjer - štiti planetu od kosmičkog utjecaja i služi kao školjka koja nam daje život.

Postoji zakon održanja impulsa za zatvoreni izolovani sistem: zbir impulsa u zatvorenom sistemu ostaje konstantan, bez obzira na to kako tela međusobno deluju unutar sistema. I s pravom: iako se snaga impulsa može promijeniti s vremenom, okolnostima, prilikama, njihov zbir će i dalje ostati konstantan.

Debela tačka na kraju…

Dakle, zaključak se nameće ovako:

• Izolovani sistem je što je moguće nezavisniji od svog okruženja, proizvodeći energiju, rad i materiju u sebi. Ostaće konstantan, dok se teži ravnoteži.
• Zatvoreni izolovani sistem takođe neće zavisiti od uslova okoline, neće razlikovati ništa od sebe, ali će rad u njemu ukupno biti jednak nuli. To jest, zakon održanja impulsa će bitiproširiti na takav sistem radije nego na otvoreni.
• Izolovani sistem u termodinamici neće zavisiti od toplote okoline. Ovo stanje građevinari pokušavaju postići kada izoluju kuće. Inače, pjena lako može poslužiti kao adijabatska školjka za kuću, čineći je izolovanim sistemom.
• Izolovani sistem u principu ne postoji: sve je u interakciji sa nečim. Ako zatvorite akvarij, voda će biti siromašna kiseonikom i riba će uginuti. Ionako ostaju u minusu.

Nauci su potrebni izolovani sistemi da bi imala čistoću eksperimenta - neke količine se mogu zanemariti. Ali u životu - potrebna im je odgovarajuća njega i upotreba.