Termodinamikte yalıtılmış sistem: tanım, özellikler ve örnekler

2024 Yazar: Henry Conors | [email protected]. Son düzenleme: 2024-02-12 14:08

Termodinamikte birkaç tür sistem vardır: izole edilmiş ve izole edilmemiş. Nerede bulundukları, ne zaman uygulandıkları, ne kadar yararlı olabileceklerini ve onlara nasıl bakılacağını gösterir. Aksi takdirde bu tür sistemlerin insan çalışmasına zararlı olduğu ortaya çıkarsa onlardan nasıl kurtuluruz.

Bu nedir?

Yalıtılmış bir sistem, kesinlikle tüm maddelerin enerjisini tutan atom ve moleküllerin (bir şey, bir gezegen, bir insan vücudu) birikimidir. Böyle bir sistem dış dünyadan tamamen izole edilmiştir, buna kapalı da denir.

Yalıtılmış bir sistemin özü, tüm arzusuyla, ısıyı paylaşmayacak, enerjiyi israf etmeyecek, maddenin ondan zorla alınması gerekecek olmasıdır. Örneğin akvaryuma bakabilirsiniz. İçinde süreçler gerçekleşir: balık ölür, su bozulur, kabuklar çöker. Ancak akvaryum dış ortamla temas etmez.

Yalıtılmış bir sisteme başka bir örnek de demirdir - kendisi enerji harcamaz, madde paylaşmaz. Böyle bir fenomen, tank motorlarında, güneş sisteminde - enerjiyi başkalarıyla paylaşmayan her şeyde görülür.

Kapalı izole sistemlerearabayı alamazsınız - kendi kendine belirli bir hızda hareket eder! Ayrıca çaydanlıklar, bitkiler, canlı organizmaları içermez - maddeleri dış dünyayla paylaşırlar. Canlı organizmalar kaynarken metabolik ürünler, bitkiler - oksijen, su ısıtıcısı - buhar yayar.

İlginç gerçek: Kapalı bir sistem, üretilen kuvvetlerin ve işin toplamının sıfıra eşit olduğu ve izole olduğu bir sistem olarak adlandırılır - burada cisimler diğer sistemlerden ayrı hareket eder. Aynı zamanda, yalıtılmış bir sistem her zaman kapalı değildir, ancak kapalı bir sistem mutlaka yalıtılmış olacaktır.

Hareket bir tuzaktır

Bir uyarı var: Kendi başlarına hareket edemezler, ancak biri onları hareket ettirirse, kural ihlal edilmez. Yani, izole bir sistem alır ve bir yükseklikten atarsanız, yanlışlıkla düşürürseniz, paraşütten düşürürseniz - önemli değil, izole olmayı bırakmayacak. Tabii ki, bu tür eylemler sırasında kırılmadığı sürece - yüksekten atılan aynı su şişesi tüm suyu dışarı salacaktır - maddeyi diğer sistemlerle paylaşın - bu da sistemin artık kapalı olmayacağı anlamına gelir.

Bu açıklama tabanca ve mermiye uyar - parmak tetikte, ağır bir vücut ve Dünya olmadan çalışmaz - vücudu yere itmezseniz hiçbir şey olmaz.

Isı da hesaba katılmalıdır

Termodinamikte izole bir sistem, hiçbir zaman hiçbir şeyi paylaşmayan bir makro cisimdir: enerji, madde ve ısı sistemin sınırlarının ötesine geçmez. Bir örnek bir termostur. İçine dökülen çayın derecesini tutar, insan müdahalesi olmadan zorla (açıp dökerek) bir içecektir.kendisi) paylaşmaz ve hiçbir yerde enerji harcamaz.

Ayrıca, yalıtılmış bir sistem her zaman termodinamik dengeye ulaşmaya çalışır ve onu bu durumdan çıkarmak için başka birine ihtiyaç vardır. Yani, aynı termos için bir örnek verirsek, o zaman ortamda uzun süre kalmak, çay hala soğuyacaktır. Bu nedenle, tekrar sıcak çay ile dolduracak bir kişiye ihtiyaç duyulur ve sistem tekrar termodinamik olarak izole edilir.

Neden gerekli?

İzole sistem kavramı birçok mekanizmayı, sistemi ve ekosistemi kapsar. Bir kişinin, onlara uygun şekilde bakabilmesi için nasıl düzenlendiğine dair bir anlayışa ihtiyacı vardır. Bu bir akvaryumsa, kollar ve bacaklarla içine tırmanmadan önce, onu temizlemeye çalışmadan önce, onu rahatsız etmemek için her şeyi nasıl yapacağınızı görmelisiniz. Bunlar mekanizma veya ekipman ise - nasıl kullanılır, böylece daha sonra onları onarmak dayanılmaz derecede acı verici olmaz.

Aynı zamanda, onu küresel ölçekte ele alırsak, çöl de izole bir sistemdir: İçinde, ötesine geçmeyen belirli hayati faaliyet mekanizmaları yer alır. Ormanlar, bozkırlar, volkanlar ve atmosfer, nispeten izole ekosistemler olarak hizmet eder. Nasıl çalıştıklarını anlamayan insanlar bazen yarattıkları belanın boyutunun farkına varmazlar.

Bir "ama" daha var. Yalıtılmış bir sistem asla diğer sistemlerden tamamen ayrı var olmayacaktır. Ama bu kavram var. Matematik, termodinamik, kimya ve fizikte hesaplamalar yapmak için uygundur. Herşeyizole bir sistemin yaydığı enerji ve madde sıfır olarak alınır ve o anda ihtiyaç duyulan sayılarla çalışır.

Yalıtılmış olmayanı izole edin

Bir şey onu ortamdan ayırırsa, açık bir sistem bile izole olabilir. Adyabatik bir sistem, açık bir sistem için bir kabuk görevi gören ve onu kapalı hale getiren bir bölüm görevi görür. Bir nesnenin etrafına folyo sarılarak onu güneş ışınlarından korumaya çalışmakla karşılaştırılabilir.

Daha geniş anlamda bakarsanız, Dünya'nın atmosferi bir örnek teşkil edebilir - gezegeni kozmik etkilerden korur ve bize hayat veren bir kabuk görevi görür.

Kapalı yalıtılmış bir sistem için momentumun korunumu yasası vardır: Kapalı bir sistemdeki impulsların toplamı, sistem içinde cisimler birbirleriyle nasıl etkileşime girerse girsin, sabit kalır. Ve haklı olarak: Dürtülerin gücü zamanla, koşullara, fırsatlara göre değişebilse de, toplamları yine de sabit kalacaktır.

Sonunda kalın bir nokta…

Böylece, sonuç şu şekilde kendini gösteriyor:

• Yalıtılmış bir sistem, çevresinden mümkün olduğunca bağımsızdır, kendi içinde enerji, iş ve madde üretir. Denge için çabalarken sabit kalacaktır.
• Kapalı bir izole sistem de çevresel koşullara bağlı olmayacak, kendisinden hiçbir şey ayırt etmeyecek, ancak içindeki iş toplamda sıfıra eşit olacaktır. Yani momentumun korunumu yasasıaçık bir sistem yerine böyle bir sisteme uzanın.
• Termodinamikte yalıtılmış bir sistem ortamın ısısına bağlı olmayacaktır. Müteahhitler evleri yalıtırken bu duruma ulaşmaya çalışırlar. Bu arada, köpük bir ev için kolayca adyabatik bir kabuk görevi görebilir ve bu da onu yalıtımlı bir sistem haline getirir.
• İlke olarak izole bir sistem yoktur: her şey bir şeyle etkileşime girer. Akvaryumu kapatırsanız, su oksijen açısından fakirleşir ve balıklar ölür. Yine de kırmızıda kalıyorlar.

Bilim, deneyin saflığına sahip olmak için izole sistemlere ihtiyaç duyar - bazı miktarlar ihmal edilebilir. Ama hayatta - uygun bakıma ve kullanıma ihtiyaçları var.