Geïsoleerde stelsel in termodinamika: definisie, kenmerke en voorbeelde

2024 Outeur: Henry Conors | [email protected]. Laas verander: 2024-02-12 02:59

Daar is verskeie tipes stelsels in termodinamika: geïsoleerd en nie-geïsoleer. Waar hulle gevind word, wanneer hulle toegepas word, wys hoe nuttig hulle kan wees en hoe om vir hulle te sorg. Andersins, as sulke stelsels skadelik vir menslike werk blyk te wees, hoe om daarvan ontslae te raak.

Wat is dit?

'n Geïsoleerde sisteem is absoluut enige opeenhoping van atome en molekules ('n ding, 'n planeet, 'n menslike liggaam) wat die energie van alle materie behou. So 'n stelsel is heeltemal geïsoleer van die buitewêreld, dit word ook geslote genoem.

Die essensie van 'n geïsoleerde stelsel is dat dit, met al sy begeerte, nie hitte sal deel nie, nie energie verkwis nie, die stof sal met geweld daarvan weggeneem moet word. Byvoorbeeld, jy kan na die akwarium kyk. Prosesse vind daarin plaas: visse vrek, water gaan agteruit, skulpe stort ineen. Maar die akwarium kom nie met die eksterne omgewing in aanraking nie.

Nog 'n voorbeeld van 'n geïsoleerde stelsel is 'n yster - dit sal nie self energie spandeer nie, dit sal nie stowwe deel nie. So 'n verskynsel word waargeneem in tenk-enjins, die sonnestelsel - in alles wat nie energie met ander deel nie.

Na geslote geïsoleerde stelselsjy kan nie die motor vat nie - dit beweeg vanself teen 'n sekere spoed! Dit sluit ook nie teepotte, plante, lewende organismes in nie – hulle deel stowwe met die buitewêreld. Lewende organismes gee metaboliese produkte uit, plante - suurstof, 'n ketel - stoom wanneer dit kook.

Interessante feit: 'n Geslote sisteem word 'n sisteem genoem waar die som van die geproduseerde kragte en arbeid gelyk is aan nul, en geïsoleer - waar die liggame eenvoudig apart van ander sisteme optree. Terselfdertyd is 'n geïsoleerde stelsel nie altyd gesluit nie, maar 'n geslote stelsel sal noodwendig geïsoleer wees.

Beweging is 'n lokval

Daar is een waarskuwing: hulle kan nie self beweeg nie, maar as iemand hulle beweeg, dan word die reël nie oortree nie. Dus, as jy 'n geïsoleerde stelsel neem en dit van 'n hoogte af gooi, dit per ongeluk laat val, dit van 'n valskerm laat val - dit maak nie saak nie, dit sal nie ophou om geïsoleer te wees nie. Tensy dit natuurlik tydens sulke aksies gebreek word - dieselfde bottel water wat van 'n hoogte af gegooi word sal al die water uitlaat - deel materie met ander stelsels - wat beteken dat die stelsel nie meer gesluit sal wees nie

Hierdie beskrywing pas by 'n pistool en 'n koeël - werk nie sonder 'n vinger op die sneller, 'n swaar liggaam en die Aarde nie - niks gebeur as jy nie die liggaam op die grond druk nie.

Hitte moet ook in ag geneem word

'n Geïsoleerde sisteem in termodinamika is 'n makroliggaam wat glad nooit iets deel nie: energie, materie en hitte gaan nie verder as die grense van die sisteem nie. 'n Voorbeeld is 'n termosfles. Dit hou die mate van tee wat daarin gegooi word, 'n drankie sonder menslike ingryping met geweld (oop en skinkhomself) sal nie deel nie, en spandeer nêrens energie nie.

Boonop streef 'n geïsoleerde stelsel altyd daarna om termodinamiese ewewig te bereik, en iemand anders is nodig om dit uit hierdie toestand te bring. Dit wil sê, as ons 'n voorbeeld van dieselfde termosfles gee, sal die tee steeds afkoel met 'n lang verblyf in die omgewing. Daarom is 'n persoon nodig wat dit weer met warm tee sal vul, en die sisteem sal weer termodinamies geïsoleer word.

Hoekom is dit nodig?

Die konsep van 'n geïsoleerde stelsel dek baie meganismes, stelsels en ekosisteme. 'n Persoon het 'n begrip nodig van hoe hulle gerangskik is om behoorlik na hulle te kan sorg. As dit 'n akwarium is, moet jy eers sien hoe om alles te doen om dit nie te versteur nie, voordat jy met arms en bene daarin klim en dit probeer skoonmaak. As dit meganismes of toerusting is - hoe om dit te gebruik, sodat dit later nie verskriklik pynlik sal wees om dit te herstel nie.

Terselfdertyd, as ons dit op 'n globale skaal neem, is die woestyn ook 'n geïsoleerde sisteem: sekere meganismes van lewensbelangrike aktiwiteit vind daarin plaas, wat nie verder gaan nie. Woude, steppe, vulkane en die atmosfeer dien as relatief geïsoleerde ekosisteme. Mense wat nie verstaan hoe hulle werk nie, besef soms self nie die omvang van moeilikheid wat hulle skep nie.

Daar is nog een "maar". 'n Geïsoleerde stelsel sal nooit heeltemal apart van ander stelsels bestaan nie. Maar hierdie konsep bestaan. Dit is gerieflik vir die maak van berekeninge in wiskunde, termodinamika, chemie en fisika. Almaldie energie en materie wat 'n geïsoleerde stelsel uitstraal word as nul geneem en werk met die getalle wat op die oomblik benodig word.

Isoleer die nie-geïsoleerdes

Selfs 'n oop stelsel kan geïsoleer word as iets dit van die omgewing skei. 'n Adiabatiese stelsel dien as 'n afskorting, wat dien as 'n dop vir 'n oop stelsel, wat dit gesluit maak. Dit kan vergelyk word met foelie wat om 'n voorwerp toegedraai is en dit probeer beskerm teen die son se strale.

As jy in 'n breër sin daarna kyk, dan kan die atmosfeer vir die Aarde as voorbeeld dien - dit beskerm die planeet teen kosmiese invloed en dien as 'n dop wat ons lewe gee.

Daar is 'n wet van behoud van momentum vir 'n geslote geïsoleerde sisteem: Die som van impulse in 'n geslote sisteem bly konstant, maak nie saak hoe die liggame met mekaar in die sisteem in wisselwerking tree nie. En met reg: alhoewel die krag van impulse met tyd, omstandighede, geleenthede kan verander, sal hul som steeds konstant bly.

'n Dik kolletjie aan die einde…

Daarom stel die gevolgtrekking homself soos volg voor:

• 'n Geïsoleerde stelsel is so onafhanklik as moontlik van sy omgewing en produseer energie, werk en materie in homself. Dit sal konstant bly, terwyl daar na balans gestreef word.
• 'n Geslote geïsoleerde stelsel sal ook nie van omgewingstoestande afhang nie, sal niks van homself onderskei nie, maar die werk daarin sal in totaal gelyk aan nul wees. Dit wil sê, die wet van behoud van momentum sal weesbrei uit na so 'n stelsel eerder as na 'n oop een.
• 'n Geïsoleerde stelsel in termodinamika sal nie van die hitte van die omgewing afhang nie. Bouers probeer om hierdie toestand te bereik wanneer hulle huise isoleer. Terloops, skuim kan maklik dien as 'n adiabatiese dop vir 'n huis, wat dit 'n geïsoleerde stelsel maak.
• 'n Geïsoleerde sisteem bestaan nie in beginsel nie: alles is in wisselwerking met iets. As jy die akwarium toemaak, sal die water arm aan suurstof wees, en die vis sal vrek. Hulle bly in elk geval in die rooi.

Wetenskap het geïsoleerde stelsels nodig om die suiwerheid van die eksperiment te hê – sommige hoeveelhede kan afgeskeep word. Maar in die lewe – hulle het behoorlike sorg en gebruik nodig.