Vlastnosti termodynamického systému, typy, príklady

A Termodynamický systém o Pracovná látka je súčasťou vesmíru, ktorý je vybraný na štúdium termodynamiky. Je to veľmi široká definícia, pretože termodynamický systém môže byť obrovský ako galaxia alebo je to malé množstvo plynu obsiahnutého vo valci.

Všetko, čo obklopuje termodynamický systém, vrátane hmotnosti a priestoru, je prostredie alebo prostredie toho istého. Nie je to zvyšok vesmíru, ale iba prostredie, ktoré je schopné ovplyvniť systém.

Schéma termodynamického systému

V termodynamickom systéme je možná výmena hmoty alebo energie medzi systémom a okolím, v závislosti od triedy systému, a to prostredie, v ktorom sa nachádzajú pozorovatelia, ktorí ju študujú.

V analýze termodynamického systému je dôležité stanoviť hranice (limity alebo steny), ktoré môžu byť pevné alebo mobilné. Sklenená alebo kovová fľaša má pevné steny, ale piest alebo mobilný piest.

Hranica môže byť skutočným alebo imaginárnym povrchom, ale v ideálnom prípade má nulovú hrúbku, určitú tuhosť a ďalšie vlastnosti, ktoré sú opísané v matematickej forme.

Imaginárne hranice sú potrebné pri štúdiu systémov, ktoré sú zase súčasťou oveľa väčších systémov, ako je hviezda v hmlovine.

Výmena tepla medzi systémom a jeho prostredím, ak existuje, sú hlavnými cieľmi termodynamiky. Preto je špeciálne meno dané stenám, ktoré umožňujú výmenu: adiabatic, zatiaľ čo tie, ktoré mu nedovolia a izolujú systém, sú diatermické.

[TOC]

Typy termodynamických systémov

V prvom prípade je to otvorený systém, pretože čajník vymieňa energiu uvoľnenú požiarom a plynom vo forme plynu vonku. V druhom prípade je to uzavretý systém, pretože vymením iba energiu uvoľnenú požiarom, ale nie plyn. Tretím prípadom je izolovaný systém, pretože si nevymieňa energiu ani nezáleží.

Existujú rôzne typy termodynamických systémov, ktoré sú klasifikované podľa ich schopnosti vymieňať si hmotu a energiu s prostredím, týmto spôsobom máme:

Otvorené systémy

Výmena hmoty a energie s vonkajšou časťou je povolená, takže sa tiež nazývajú Objem.

Týmto spôsobom je modelované veľké množstvo inžinierskych systémov, napríklad domáce radiátory ohrievača vody a automobilov.

Môže vám slúžiť: 21 dôležitých udalostí fyziky

Uzavreté systémy

Sú tiež známe ako kontrolná hmota a sú charakterizované, pretože neexistuje výmena hmoty s prostredím. Preto je jeho hmota pevná, energia však môže prekročiť svoj limit, buď ako teplo alebo ako práca. Týmto spôsobom sa objem systému môže meniť.

Izolované systémy

Jedná sa o uzavreté systémy, v ktorých sa bráni výmene tepla, práce alebo akejkoľvek formy energie s prostredím.

Homogénne systémy a heterogénne systémy

Popísané systémy boli klasifikované podľa ich výmennej kapacity s životným prostredím, ale toto nie je jediné kritérium. Termodynamické systémy môžu byť tiež homogénne a heterogénne.

Čisté látky sú dobrými príkladmi homogénnych systémov, ako je napríklad stolová soľ uložená v šejkri soľ. Naopak, kombinácia kvapalnej vody a vodnej pary je heterogénny systém, pretože ide o dva rôzne stavy, ktorých vlastnosti sa líšia.

Príklady termodynamických systémov

Ako sme videli, termodynamické systémy sú od najjednoduchších po najzložitejšie. Pri ich štúdiu je však vhodné ich opatrne definovať a pokúsiť sa nájsť všetky spôsoby, ako zjednodušiť analýzu.

Pozrime sa na niektoré príklady skutočných systémov, ktoré nás sprevádzajú v každodennom živote:

Nádoba ponorená do vody

Je to veľmi jednoduchý a ilustratívny termodynamický systém a tiež dobrý spôsob prípravy jedla. Obsah nádoby, či už vajcia, zmes flanu alebo prípravy, ktorá je, je termodynamický systém, zatiaľ čo vodný kúpeľ predstavuje prostredie alebo životné prostredie alebo životné prostredie.

Môže vám slúžiť: Aký je magnetický moment?

Pri zahrievaní vody tečie teplo do systému cez hranicu nádoby.

Rýchlosť, s akou sa jedlo varí, závisí od niekoľkých faktorov, jedným z nich je materiál panvice: ak je keramika alebo kov. Vieme, že kov je dobrý vodič tepla, takže dúfame, že sa obsah rýchlo zahreje, ak sa použije oceľová alebo hliníková nádoba.

Namiesto zahrievania systému chcete. V tomto prípade systém dáva teplo vodnému kúpeľu.

Varte na odkrytej panvici

Kuracie a chlieb varené na otvorenej panvici sú príkladom otvoreného termodynamického systému. Zdroj: Pixabay.

Kuchyňa je vynikajúce miesto na nájdenie termodynamických procesov. Omáčka, kuracie mäso alebo iné jedlo dusené na otvorenej panvici, je príkladom otvoreného systému, pretože sú povolené všetky typy výmeny s prostredím: pridajte korenie, ďalšie prísady a upravte pridané teplo.

Motor s vnútorným spaľovaním

V motorovom spaľovaní automobilov, motocyklov, lietadiel a člnov je zmes plynu (vzduch) a paliva, ktoré sa pripravuje v karburátore a je odvedený do valca, kde účinkom spaľovania sa stáva plynovou zmesou.

Pretože zloženie zmesi sa mení počas celého pracovného cyklu, je to komplexný a heterogénny termodynamický systém.

Káva alebo čaj v termosku

Horúci alebo studený nápoj vo vnútri termosu je dobrým príkladom uzavretého termodynamického systému. Zdroj: Pixabay.

Káva alebo čaj zostaňte v termosku horúca. Je to nádoba vybavená izolačnými stenami, presne na zabránenie nášho systému - horúceho nápoja - dodávajúc jeho teplo do životného prostredia a chladenia.

Môže vám slúžiť: Volt alebo Volt: koncept a vzorce, rovnocennosti, príklady

Termos sú skutočne dva nádoby, medzi ktorými je čiastočne prázdne, aby sa predišlo prítomnosti média, ako je vzduch, čo pomáha pri jazde teplo z vnútra do nádoby.

Termos samozrejme funguje aj spätne, slúži na udržanie studených nápojov dlhšie.

Vajcia

Vajcia, ktoré konzumujeme ako jedlo, sú vynikajúcimi príkladmi uzavretých termodynamických systémov, ale ktoré umožňujú výmenu energie s prostredím. Vajce necháva embryo, ako aj priechod plynu, ako aj priechod plynov.

Bunky

Bunka je základná jednota živých bytostí a je úžasne účinným termodynamickým systémom. V konečnom dôsledku možno každá živá bytosť považovať za komplexný termodynamický systém.

Bunková membrána, ktorá pokrýva vnútorné štruktúry, ako je jadro a mitochondrie, je hranica medzi systémom a prostredím. To umožňuje výmenu energie, príchod živín zvonku a výstup odpadu.

Konzervovaný

Konzervované jedlá sú typické príklady uzavretých termodynamických systémov.

Ohrievač vody

Voda vo vnútri ohrievača je otvorený termodynamický systém, pretože je potrebný plyn.

Odkazy

1. Borgnakke. 2009. Základy termodynamiky. 7. vydanie. Wiley a synovia.
2. Cengel a. 2012. Termodynamika. 7. vydanie. McGraw Hill.
3. Solárna energia. Termodynamické systémy. Zdroj: Solar-Anergy.slepo.
4. Wikipedia. Termodynamické systémy. Obnovené z: je.Wikipedia.orgán.
5. Wikipedia. Themodynamický systém. Získaný z.Wikipedia.orgán.