Izolirani sistem v termodinamiki: definicija, značilnosti in primeri

2024 Avtor: Henry Conors | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-02-12 12:33

V termodinamiki obstaja več vrst sistemov: izolirani in neizolirani. Kje jih najdemo, kdaj jih nanesemo, pokažejo, kako koristni so lahko in kako zanje skrbeti. V nasprotnem primeru, če se takšni sistemi izkažejo za škodljive za delo ljudi, kako se jih znebiti.

Kaj je to?

Izoliran sistem je absolutno vsaka kopica atomov in molekul (stvar, planet, človeško telo), ki zadrži energijo vse snovi. Tak sistem je popolnoma izoliran od zunanjega sveta, imenujemo ga tudi zaprt.

Bistvo izoliranega sistema je, da z vso svojo željo ne bo delil toplote, ne zapravlja energije, snov mu bo treba odvzeti na silo. Na primer, lahko si ogledate akvarij. V njej potekajo procesi: ribe poginejo, voda se poslabša, lupine se zrušijo. Toda akvarij ne pride v stik z zunanjim okoljem.

Drug primer izoliranega sistema je železo - ne bo sam porabil energije, ne bo delil snovi. Takšen pojav opazimo v rezervoarskih motorjih, sončnem sistemu - v vsem, kar ne deli energije z drugimi.

Za zaprte izolirane sistemene morete vzeti avtomobila - premika se z določeno hitrostjo sam! Prav tako ne vključuje čajnikov, rastlin, živih organizmov – delijo si snovi z zunanjim svetom. Živi organizmi oddajajo presnovne produkte, rastline - kisik, kotliček - paro pri vrenju.

Zanimivost: zaprt sistem imenujemo sistem, kjer je vsota proizvedenih sil in dela enaka nič, in izoliran - kjer telesa preprosto delujejo ločeno od drugih sistemov. Hkrati izoliran sistem ni vedno zaprt, vendar bo zaprt sistem nujno izoliran.

Gibanje je past

Eno opozorilo: ne morejo se premikati sami, če pa jih nekdo premakne, potem pravilo ni kršeno. Torej, če vzamete izoliran sistem in ga vržete z višine, ga po nesreči spustite, spustite s padala - ni pomembno, ne bo prenehal biti izoliran. Če se seveda med takšnimi dejanji ne pokvari - ista steklenica vode, vržena z višine, bo izpustila vso vodo - delite snov z drugimi sistemi - kar pomeni, da sistem ne bo več zaprt.

Ta opis ustreza pištoli in krogli - ne deluje brez prsta na sprožilcu, težkega telesa in zemlje - nič se ne zgodi, če telesa ne potisnete na tla.

Upoštevati je treba tudi toploto

Izoliran sistem v termodinamiki je makrotelo, ki si nikoli ničesar ne deli: energija, snov in toplota ne presegajo meja sistema. Primer je termos. Ohranja stopnjo nalivanja čaja vanj, pijačo brez človekovega posredovanja na silo (odprite in nalijtesam) ne bo delil in nikamor ne porabi energije.

Poleg tega si izoliran sistem vedno prizadeva doseči termodinamično ravnotežje in nekdo drug je potreben, da ga spravi iz tega stanja. To pomeni, da če damo primer iste termosice, se bo čaj z daljšim bivanjem v okolju še vedno ohladil. Zato je potrebna oseba, ki jo bo spet napolnila z vročim čajem, sistem pa bo spet termodinamično izoliran.

Zakaj je to potrebno?

Koncept izoliranega sistema zajema številne mehanizme, sisteme in ekosisteme. Oseba potrebuje razumevanje, kako je urejena, da lahko pravilno skrbi zanjo. Če je to akvarij, potem morate preden z rokami in nogami splezate vanj in ga poskušate očistiti, najprej videti, kako narediti vse, da ga ne motite. Če so to mehanizmi ali oprema - kako jih uporabiti, da jih kasneje ne bi bilo neznosno boleče popravljati.

Ob tem pa je puščava, če jo vzamemo v svetovnem merilu, tudi izoliran sistem: znotraj nje potekajo določeni mehanizmi vitalne dejavnosti, ki ne presegajo nje. Gozdovi, stepe, vulkani in ozračje služijo kot relativno izolirani ekosistemi. Ljudje, ki ne razumejo, kako delujejo, se včasih ne zavedajo obsega težav, ki jih ustvarjajo.

Še en "ampak". Izoliran sistem ne bo nikoli obstajal popolnoma ločen od drugih sistemov. Toda ta koncept obstaja. Primeren je za izračune v matematiki, termodinamiki, kemiji in fiziki. vseenergija in snov, ki ju oddaja izoliran sistem, se vzameta kot nič in delujeta s številkami, ki so v tem trenutku potrebni.

Izolirajte neizolirane

Tudi odprt sistem lahko postane izoliran, če ga nekaj loči od okolja. Adiabatski sistem deluje kot pregrada, ki služi kot lupina za odprt sistem, zaradi česar je zaprt. Lahko ga primerjamo s folijo, ovito okoli predmeta, ki jo poskuša zaščititi pred sončnimi žarki.

Če pogledamo v širšem smislu, potem je za zgled lahko ozračje za Zemljo - ščiti planet pred kozmičnim vplivom in služi kot lupina, ki nam daje življenje.

Za zaprt izoliran sistem obstaja zakon o ohranitvi zagona: vsota impulzov v zaprtem sistemu ostane konstantna, ne glede na to, kako telesa medsebojno delujejo znotraj sistema. In prav je tako: čeprav se moč impulzov lahko spreminja s časom, okoliščinami, priložnostmi, bo njihova vsota še vedno ostala nespremenjena.

Debela pika na koncu…

Tako se sklep kaže takole:

• Izoliran sistem je čim bolj neodvisen od svojega okolja in v sebi proizvaja energijo, delo in snov. Ostal bo konstanten, medtem ko si bo prizadeval za ravnovesje.
• Zaprt izoliran sistem prav tako ne bo odvisen od okoljskih razmer, ne bo ničesar razlikoval od sebe, vendar bo delo v njem skupno nič. To pomeni, da bo zakon o ohranitvi zagonarazširiti na tak sistem in ne na odprt.
• Izoliran sistem v termodinamiki ne bo odvisen od toplote okolja. Gradbeniki poskušajo to stanje doseči, ko izolirajo hiše. Mimogrede, pena lahko zlahka služi kot adiabatna lupina za hišo, zaradi česar je izoliran sistem.
• Izoliran sistem načeloma ne obstaja: vse je v interakciji z nečim. Če zaprete akvarij, bo voda revna s kisikom in ribe bodo poginile. Vseeno ostajajo v minusu.

Znanost potrebuje izolirane sisteme, da bi dosegla čistost eksperimenta - nekatere količine je mogoče zanemariti. Toda v življenju - potrebujejo ustrezno nego in uporabo.