Isoleret system i termodynamik: definition, funktioner og eksempler

2024 Forfatter: Henry Conors | [email protected]. Sidst ændret: 2024-02-12 05:25

Der er flere typer systemer inden for termodynamik: isolerede og ikke-isolerede. Hvor de findes, når de anvendes, viser, hvor nyttige de kan være, og hvordan man plejer dem. Ellers, hvis sådanne systemer viser sig at være skadelige for menneskeligt arbejde, hvordan kan man så slippe af med dem.

Hvad er det her?

Et isoleret system er absolut enhver ophobning af atomer og molekyler (en ting, en planet, en menneskekrop), der bevarer energien fra alt stof. Sådan et system er fuldstændig isoleret fra omverdenen, det kaldes også lukket.

Essensen af et isoleret system er, at det med al dets ønske ikke deler varme, spilder ikke energi, stoffet skal tages væk fra det med magt. Du kan for eksempel se på akvariet. Processer finder sted inde i det: fisk dør, vand forringes, skaller kollapser. Men akvariet kommer ikke i kontakt med det ydre miljø.

Et andet eksempel på et isoleret system er et jern - det bruger ikke selv energi, det deler ikke stoffer. Sådan et fænomen observeres i tankmotorer, solsystemet - i alt, der ikke deler energi med andre.

Til lukkede isolerede systemerdu kan ikke tage bilen - den bevæger sig med en vis hastighed af sig selv! Det omfatter heller ikke tekander, planter, levende organismer – de deler stoffer med omverdenen. Levende organismer udsender stofskifteprodukter, planter - ilt, en kedel - damp, når de koger.

Interessant kendsgerning: et lukket system kaldes et system, hvor summen af de producerede kræfter og arbejde er lig med nul, og isoleret - hvor kroppene simpelthen handler adskilt fra andre systemer. Samtidig er et isoleret system ikke altid lukket, men et lukket system vil nødvendigvis være isoleret.

Bevægelse er en fælde

Der er én advarsel: de kan ikke bevæge sig af sig selv, men hvis nogen flytter dem, så bliver reglen ikke overtrådt. Så hvis du tager et isoleret system og kaster det fra en højde, taber du det ved et uheld, taber det fra en faldskærm - det gør ikke noget, det vil ikke ophøre med at være isoleret. Medmindre den selvfølgelig går i stykker under sådanne handlinger - den samme flaske vand, der kastes fra en højde, vil frigive alt vandet - dele stof med andre systemer - hvilket betyder, at systemet ikke længere vil være lukket.

Denne beskrivelse passer til en pistol og en kugle - virker ikke uden en finger på aftrækkeren, en tung krop og Jorden - der sker ikke noget, hvis du ikke skubber kroppen til jorden.

Varme bør også tages i betragtning

Et isoleret system i termodynamik er et makrolegeme, der aldrig deler noget som helst: energi, stof og varme går ikke ud over systemets grænser. Et eksempel er en termokande. Det holder graden af te hældt i det, en drink uden menneskelig indblanding med magt (åbn og hældselv) vil ikke dele og bruger ikke energi nogen steder.

Desuden stræber et isoleret system altid efter at nå termodynamisk ligevægt, og der er brug for en anden for at bringe det ud af denne tilstand. Det vil sige, at hvis vi giver et eksempel på den samme termokande, så vil teen stadig køle af med et langt ophold i miljøet. Derfor er der brug for en person, som igen vil fylde den med varm te, og systemet bliver igen termodynamisk isoleret.

Hvorfor er det nødvendigt?

Begrebet et isoleret system dækker over mange mekanismer, systemer og økosystemer. En person har brug for en forståelse af, hvordan de er arrangeret for at kunne tage sig ordentligt af dem. Hvis dette er et akvarium, så før du klatrer ind i det med arme og ben og prøver at rense det, skal du først se, hvordan du gør alt for ikke at forstyrre det. Hvis det er mekanismer eller udstyr - hvordan skal du bruge dem, så det senere ikke ville være ulidelig smertefuldt at reparere dem.

På samme tid, hvis vi tager det på en global skala, er ørkenen også et isoleret system: visse mekanismer for vital aktivitet finder sted inde i den, som ikke går ud over den. Skove, stepper, vulkaner og atmosfæren tjener som relativt isolerede økosystemer. Folk, der ikke forstår, hvordan de fungerer, indser nogle gange ikke selv omfanget af problemer, de skaber.

Der er et "men" mere. Et isoleret system vil aldrig eksistere helt adskilt fra andre systemer. Men dette koncept eksisterer. Det er praktisk til at lave beregninger i matematik, termodynamik, kemi og fysik. Alleenergien og stoffet, som et isoleret system udsender, tages som nul og fungerer med de tal, der er nødvendige i øjeblikket.

Isoler de ikke-isolerede

Selv et åbent system kan blive isoleret, hvis noget adskiller det fra miljøet. Et adiabatisk system fungerer som en skillevæg, der fungerer som en skal for et åbent system, hvilket gør det lukket. Det kan sammenlignes med folie viklet rundt om en genstand, der forsøger at beskytte den mod solens stråler.

Hvis man ser på det i en bredere forstand, så kan atmosfæren for Jorden tjene som eksempel - den beskytter planeten mod kosmisk påvirkning og fungerer som en skal, der giver os liv.

Der er en lov om bevarelse af momentum for et lukket isoleret system: Summen af impulser i et lukket system forbliver konstant, uanset hvordan kroppene interagerer med hinanden inde i systemet. Og med rette: selvom impulsernes styrke kan ændre sig med tiden, omstændighederne, mulighederne, vil deres sum stadig forblive konstant.

En tyk prik for enden…

Således antyder konklusionen sig selv som følger:

Et isoleret system er så uafhængigt af sit miljø som muligt og producerer energi, arbejde og stof i sig selv. Den forbliver konstant, mens den stræber efter balance.
Et lukket isoleret system vil heller ikke afhænge af miljøforhold, vil ikke skelne noget fra sig selv, men arbejdet i det vil være lig med nul i alt. Det vil sige, at loven om bevarelse af momentum vil væreudvide til et sådant system i stedet for til et åbent.
Et isoleret system inden for termodynamik vil ikke afhænge af varmen fra omgivelserne. Bygherrer forsøger at opnå denne tilstand, når de isolerer huse. Skum kan i øvrigt sagtens tjene som en adiabatisk skal til et hus, hvilket gør det til et isoleret system.
Et isoleret system eksisterer i princippet ikke: alt interagerer med noget. Hvis du lukker akvariet, vil vandet være iltfattigt, og fiskene dør. De forbliver i det røde alligevel.

Videnskaben har brug for isolerede systemer for at have eksperimentets renhed - nogle mængder kan forsømmes. Men i livet - de har brug for ordentlig pleje og brug.