12 Przykłady układów termodynamicznych
Układy termodynamiczne są przedmiotem badań termodynamiki. System można zdefiniować jako pewną ilość materii lub regionu w przestrzeni, w której uwaga skupiona jest na analizie problemu.
Z drugiej strony termodynamiczny termin został ukuty przez brytyjskiego fizyka i matematyka Thomsona, który połączył greckie korzenie dla ciepła (Θέρμη: thermo) i mocy lub siły (δύναμις: dynamis).
Termodynamika to gałąź fizyki odpowiedzialna za badanie ciepła i jego potencjału do wytwarzania energii oraz właściwości związanych z obydwoma aspektami.
Rodzaje układów termodynamicznych
Po pierwsze, niektóre podstawowe pojęcia związane z systemami termodynamicznymi to środowisko, granica systemu i wszechświat.
Środowisko jest wszystkim zewnętrznym względem systemu, a jego ograniczeniem jest interfejs, który oddziela go od środowiska. Wreszcie, wszechświat jest połączeniem tych dwóch elementów.
System termodynamiczny może być dowolną ilością substancji, próbki lub maszyny, która jest oddzielona od środowiska w dobrze określony sposób.
Ta separacja może być rzeczywista lub wymyślona. Należy również wziąć pod uwagę, że ani geometria, ani skład chemiczny, ani stan fizyczny układów termodynamicznych nie są z góry określone, a zatem każdy z nich może się zmienić.
Z drugiej strony istnieją trzy typy systemów termodynamicznych: zamknięte, otwarte i izolowane. W systemach zamkniętych energia może być przenoszona między systemem a jego otoczeniem, ale nie przez masę.
Jeśli oba mogą zostać przeniesione, to jest to system otwarty. Z drugiej strony, jeśli nie ma interakcji ze środowiskiem, system jest izolowany.
15 konkretnych przykładów systemów termodynamicznych
Systemy zamknięte
W przypadku zamkniętych układów termodynamicznych materia nie przekracza granicy systemu. Jednak energia może ją przekroczyć, ale w postaci ciepła lub pracy. Poniższe systemy ilustrują ten typ:
-Niezwykłe tłoki pneumatyczne
-Chłodziarka w systemie chłodniczym
-Calorymetr
- Planeta Ziemia (pozyskuje energię ze Słońca, ale praktycznie nie wymienia materii z zewnętrzem).
- Oko ciśnienia (jeśli system jest całkowicie zamknięty, istnieje ryzyko wybuchu)
Systemy otwarte
W tego typu systemach następuje wymiana energii z otoczeniem i nie ma przeszkód, aby masa lub materia przekraczały granice systemu.
Ponadto praca jest wykonywana w systemie lub przez system. Niektóre przykłady otwartych systemów termodynamicznych obejmują:
-Woda gotująca się w garnku bez pokrywy (ciepło i para, która jest materią, ucieczka w powietrze)
-Turbinas
-Kompresory
- Wymienniki ciepła
-Ciało ludzkie
Izolowane systemy
System izolowany to taki, w którym praca nie jest wykonywana w systemie lub przez system. Ciepło nie jest usuwane ani dodawane z systemu.
Ponadto materia nie płynie do niej ani z niej nie wypływa. Bardzo niewiele systemów termodynamicznych jest całkowicie odizolowanych. Oto przykłady:
-Sztywny uszczelniony stalowy cylinder zawierający ciekły azot
-Kolor neoprenu
-Bombs tlenu
-Cały fizyczny wszechświat
-Termo (aby utrzymać zimne lub gorące rzeczy)
