Termodynamiske systemegenskaper, typer, eksempler

EN Termodynamisk system o Arbeidsstoff er en del av universet som er valgt for å bli studert av termodynamikk. Det er en veldig bred definisjon, fordi et termodynamisk system kan være stort som en galakse eller det er en liten mengde gass som er inneholdt i en sylinder.

Alt som omgir det termodynamiske systemet, inkludert masse og rom, er miljøet eller miljøet med det samme. Det er ikke resten av universet, men bare miljøet som kan påvirke systemet.

Skjema for et termodynamisk system

I et termodynamisk system er utveksling av masse eller energi mulig mellom systemet og omgivelsene, avhengig av systemklassen, og er miljøet der observatørene som studerer det er lokalisert.

I analysen av et termodynamisk system er det viktig å etablere grenser (grenser eller vegger), som kan fikses eller mobile. En glass- eller metallflaske har faste vegger, men et stempel eller et mobilstempel.

Som sådan kan grensen være en ekte eller tenkt overflate, men ideelt sett har den en nulltykkelse, noen stivhet og andre egenskaper som er beskrevet i matematisk form.

Imaginære grenser er nødvendige når du studerer systemer som igjen er en del av mye større systemer, for eksempel en stjerne i en tåke.

Varmeutvekslingen mellom systemet og dets miljø, om noen, er de viktigste målene for termodynamikk. Det er grunnen til at et spesielt navn gis til veggene som tillater utveksling: adiabatisk, mens de som ikke tillater det og isolerer systemet er diatermisk.

[TOC]

Typer termodynamiske systemer

I det første tilfellet er det et åpent system fordi tekanna utveksler energien som frigjøres av brann og gass i form av en gass utenfor. I det andre tilfellet er det et lukket system fordi jeg bare utveksler energien som frigjøres av brannen, men ikke gassen. Den tredje saken er et isolert system fordi det ikke utveksler energi eller materie.

Det er forskjellige typer termodynamiske systemer, som er klassifisert i henhold til deres evne til å utveksle materie og energi med miljøet, på denne måten har vi:

Åpne systemer

Utveksling av materie og energi med utsiden er tillatt, slik at de også kalles Kontrollvolum.

Et stort antall ingeniørsystemer er modellert på denne måten, for eksempel hjemmelaget varmtvannsbereder og biler radiatorer.

Kan tjene deg: 21 viktige hendelser i fysikk

Lukkede systemer

De er også kjent som kontrollmasse og er karakterisert fordi det ikke er noen utveksling av materie med miljøet. Derfor er massen fast, men energi kan krysse grensen, enten som varme eller som arbeid. På denne måten kan volumet på systemet variere.

Isolerte systemer

Dette er lukkede systemer der utveksling av varme, arbeid eller noen form for energi med miljøet forhindres.

Homogene systemer og heterogene systemer

De beskrevne systemene ble klassifisert i henhold til deres utvekslingskapasitet med miljøet, men dette er ikke det eneste kriteriet. Termodynamiske systemer kan også være homogene og heterogene.

Rene stoffer er gode eksempler på homogene systemer, for eksempel bordsalt lagret i Salt Shaker. Tvert imot, en kombinasjon av flytende vann og vanndamp er et heterogent system, siden dette er to forskjellige tilstander, hvis egenskaper er forskjellige.

Eksempler på termodynamiske systemer

Som vi har sett, er de termodynamiske systemene fra de enkleste til de mest komplekse. Når du studerer dem, er det imidlertid praktisk å definere dem nøye og prøve å finne alle måter for å forenkle analysen.

La oss se på noen eksempler på virkelige systemer som følger oss i hverdagen:

Beholderen nedsenket i vann

Dette er et veldig enkelt og illustrerende termodynamisk system, og også en god måte å tilberede mat. Innholdet i beholderen, enten det.

Kan tjene deg: Hva er det magnetiske øyeblikket?

Når du varmer vannet, strømmer varmen til systemet gjennom kanten av beholderen.

Hastigheten som maten tilberedes med, avhenger av flere faktorer, en av dem er materialet i pannen: hvis det er keramisk eller metall. Vi vet at metall er en god varmer, så vi håper innholdet raskt varmer opp hvis et stål- eller aluminiumsfartøy brukes.

I stedet for å varme opp systemet, vil du. I dette tilfellet gir systemet varme til vannbadet.

Kok i en avdekket panne

Kylling og brød tilberedt i en åpen panne er et eksempel på et åpent termodynamisk system. Kilde: Pixabay.

Kjøkken er et utmerket sted å finne termodynamiske prosesser. En saus, kylling eller annen mat stuet i en åpen panne, er et eksempel på et åpent system, siden alle typer utvekslinger med miljøet er tillatt: tilsett krydder, andre ingredienser og modifiser varmen tilsatt.

Intern forbrenningsmotor

I forbrenningsmotoren til biler, motorsykler, fly og båter er det en blanding av gass (luft) og drivstoff som tilberedes i forgasseren og blir ført til sylinderen, hvor den ved virkningen av forbrenning blir en gassblanding flere.

Ettersom blandingen av blandingen varierer gjennom hele arbeidssyklusen, er det et komplekst og heterogent termodynamisk system.

Kaffe eller te i en termos

Den varme eller kalde drikken inne i en termos er et godt eksempel på lukket termodynamisk system. Kilde: Pixabay.

Kaffe eller te hold deg varm i lengre tid i en termos. Det er en beholder utstyrt med isolerende vegger, nettopp for å forhindre systemet vårt - varm drikke - levere varmen til miljøet og kjøler.

Kan tjene deg: Volt eller volt: konsept og formler, ekvivalenser, eksempler

En termos er virkelig to containere, blant dem det er delvis tomt for å unngå tilstedeværelsen av et medium som luft, som hjelper til med å drive varme fra innsiden til beholderen.

Selvfølgelig fungerer termos også omvendt, tjener til å holde kald drikke lenger.

Egg

Eggene vi bruker som mat er utmerkede eksempler på lukkede termodynamiske systemer, men som tillater energiutveksling med miljøet. Eggskallet lar varmen på gallen empol embryoet, så vel som passering av gasser.

Celler

Cellen er den grunnleggende enheten til levende vesener og er et fantastisk effektivt termodynamisk system. I forlengelse av dette kan ethvert levende vesen også betraktes som et komplekst termodynamisk system.

Cellemembranen som dekker indre strukturer som kjernen og mitokondriene er grensen mellom systemet og miljøet. Dette tillater energiutveksling, ankomst av næringsstoffer utenfra og resultatet av avfall.

Hermetisert

Hermetiske måltider er typiske eksempler på lukkede termodynamiske systemer.

Varmtvannsbereder

Vann inne i varmeren er et åpent termodynamisk system, siden det er nødvendig gass.

Referanser

1. Borgnakk. 2009. Grunnleggende om termodynamikken. 7. utgave. Wiley og sønner.
2. Cengel, og. 2012. Termodynamikk. 7. utgave. McGraw Hill.
3. Solenergi. Termodynamiske systemer. Hentet fra: Solar-Aergy.nett.
4. Wikipedia. Termodynamiske systemer. Gjenopprettet fra: er.Wikipedia.org.
5. Wikipedia. Themodynamisk system. Innhentet fra.Wikipedia.org.