EN termodynamisk system eller arbejdssubstans er en del af universet, der vælges til at blive studeret af termodynamik. Dette er en meget bred definition, fordi et termodynamisk system kan være stort som en galakse, eller det kan være en lille mængde gas indeholdt i en cylinder..
Alt, der omgiver det termodynamiske system, inklusive masse og rum, er dets miljø eller miljø. Det handler ikke om resten af universet, men kun om miljøet, der er i stand til at påvirke systemet.
I et termodynamisk system er udveksling af masse eller energi mellem systemet og omgivelserne mulig afhængigt af systemtypen, da det er det miljø, hvor observatørerne, der studerer det, er placeret.
I analysen af et termodynamisk system er det vigtigt at etablere grænser (grænser eller vægge), som kan være faste eller mobile. Et glas eller en metalbeholder har faste vægge, men et stempel eller stempel har bevægelige vægge..
Som sådan kan grænsen være en ægte eller imaginær overflade, men ideelt set har den nul tykkelse, en vis stivhed og andre egenskaber, der er beskrevet matematisk..
Imaginære grænser er nødvendige, når man studerer systemer, der selv er en del af meget større systemer, såsom en stjerne i en tåge..
Eventuelt varmeudveksling mellem systemet og dets omgivelser er de primære mål for termodynamik. Derfor får væggene et særligt navn, der tillader udveksling: adiabatisk, mens de, der ikke tillader det og isolerer systemet, er diatermiske..
Artikelindeks
Der er forskellige typer termodynamiske systemer, der klassificeres efter deres evne til at udveksle stof og energi med miljøet, på denne måde har vi:
Udveksling af stof og energi udefra er tilladt, af den grund kaldes de også kontrol lydstyrke.
Mange systemer inden for teknik er modelleret på denne måde, f.eks. Vandvarmere til hjemmet og bilradiatorer..
De er også kendt som kontrolmasse og karakteriseres, fordi der ikke er nogen materieludveksling med miljøet. Derfor er dens masse fast, men energi kan krydse dens grænse, enten som varme eller som arbejde. På denne måde kan systemets lydstyrke variere.
Dette er lukkede systemer, hvor udveksling af varme, arbejde eller enhver form for energi med miljøet forhindres.
De beskrevne systemer blev klassificeret efter deres evne til at udveksle med miljøet, men dette er ikke det eneste kriterium. Termodynamiske systemer kan også være homogene og heterogene.
Rene stoffer er gode eksempler på homogene systemer, såsom bordsalt opbevaret i saltrysteren. Tværtimod er en kombination af flydende vand og vanddamp et heterogent system, da det handler om to forskellige tilstande, hvis egenskaber adskiller sig.
Som vi har set, spænder termodynamiske systemer fra det enkleste til det mest komplekse. Men når man studerer dem, er det praktisk at definere dem nøje og forsøge at finde alle måder at forenkle analysen på..
Lad os se nogle eksempler på virkelige systemer, der ledsager os i hverdagen:
Dette er et meget simpelt og illustrativt termodynamisk system og også en god måde at tilberede mad på. Beholderens indhold, det være sig æg, en blanding til en flan eller et hvilket som helst præparat, er det termodynamiske system, mens vandbadet udgør miljøet eller miljøet.
Ved opvarmning af vandet strømmer varmen ind i systemet gennem beholderens grænser.
Hvor hurtigt maden koger afhænger af flere faktorer, hvoraf den ene er grydenes materiale: om det er keramik eller metal. Vi ved, at metal er en god varmeledning, så vi forventer, at indholdet opvarmes hurtigt, hvis der anvendes en stål- eller aluminiumspotte..
I stedet for at opvarme systemet, kan du køle af, f.eks. Varme en flaske babymælk, der er blevet overophedet. I dette tilfælde overfører systemet varme til vandbadet.
Køkkenet er et fremragende sted at finde termodynamiske processer. En sauce, kylling eller anden mad tilberedt i en åben stegepande er et eksempel på et åbent system, da al slags udveksling med miljøet er tilladt der: tilsætning af krydderier, andre ingredienser og ændring af den varme, der tilsættes.
I forbrændingsmotoren i biler, motorcykler, fly og både er der en blanding af gas (luft) og brændstof, der forberedes i karburatoren og føres til cylinderen, hvor den ved virkningen af forbrændingen bliver en blanding af gasser forskellige.
Da sammensætningen af blandingen varierer gennem hele arbejdscyklussen, er det et komplekst og heterogent termodynamisk system.
Kaffe eller te forbliver varm længere i en termokande. Det er en beholder med isolerende vægge, netop for at forhindre, at vores system - den varme drikke - opgiver varmen til miljøet og køler det ned..
Faktisk er en termokande to beholdere, mellem hvilke der laves et partielt vakuum for at undgå tilstedeværelsen af et medium såsom luft, hvilket hjælper med at lede varme indefra og ud på beholderen..
Naturligvis fungerer termosen også i omvendt retning, den tjener til at holde drikkevarer kolde i længere tid.
De æg, vi spiser som mad, er fremragende eksempler på lukkede termodynamiske systemer, men de tillader udveksling af energi med miljøet. Æggeskallen gør det muligt for hønens varme at klække fosteret såvel som passagen af gasser.
Cellen er den grundlæggende enhed af levende ting og er et vidunderligt effektivt termodynamisk system. I forlængelse heraf kan ethvert levende væsen også betragtes som et komplekst termodynamisk system.
Cellemembranen, der linjer interne strukturer såsom kernen og mitokondrierne, er grænsen mellem systemet og miljøet. Dette muliggør udveksling af energi, ankomsten af næringsstoffer udefra og udgangen af affald.
Konserves er typiske eksempler på lukkede termodynamiske systemer.
Vandet inde i varmelegemet er et åbent termodynamisk system, da det er nødvendigt at lade varmen nå vandet, normalt fra en elektrisk modstand, der opvarmes, hvis varmelegemet er elektrisk, eller gennem solenergi eller flammen, der kommer fra en lighter. gas.
Endnu ingen kommentarer