Sistema aïllat en termodinàmica: definició, característiques i exemples

2024 Autora: Henry Conors | [email protected]. Última modificació: 2024-02-12 04:53

Hi ha diversos tipus de sistemes en termodinàmica: aïllats i no aïllats. On es troben, quan s'apliquen, mostra la utilitat que poden ser i com cuidar-los. En cas contrari, si aquests sistemes resulten perjudicials per al treball humà, com desfer-se'n.

Què és això?

Un sistema aïllat és absolutament qualsevol acumulació d'àtoms i molècules (una cosa, un planeta, un cos humà) que reté l'energia de tota la matèria. Aquest sistema està completament aïllat del món exterior, també s'anomena tancat.

L'essència d'un sistema aïllat és que, amb tot el seu desig, no compartirà calor, no malgasta energia, s'haurà de treure la substància per la força. Per exemple, podeu mirar l'aquari. Al seu interior tenen lloc processos: els peixos moren, l'aigua es deteriora, les petxines es col·lafen. Però l'aquari no entra en contacte amb l'entorn extern.

Un altre exemple de sistema aïllat és un ferro: no gastarà energia per si mateix, no compartirà substàncies. Aquest fenomen s'observa en els motors dels tancs, el sistema solar, en tot allò que no comparteix energia amb els altres.

A sistemes aïllats tancatsno pots agafar el cotxe: es mou a una certa velocitat per si mateix! Tampoc inclou teteres, plantes, organismes vius: comparteixen substàncies amb el món exterior. Els organismes vius emeten productes metabòlics, plantes - oxigen, un bullidor - vapor quan bullen.

Fet interessant: un sistema tancat s'anomena sistema on la suma de les forces produïdes i el treball és igual a zero, i aïllat, on els cossos simplement actuen per separat dels altres sistemes. Al mateix temps, un sistema aïllat no sempre està tancat, però un sistema tancat necessàriament estarà aïllat.

El moviment és una trampa

Hi ha una advertència: no es poden moure sols, però si algú els mou, no es viola la regla. Per tant, si agafeu un sistema aïllat i el llenceu des d'una alçada, el deixeu caure accidentalment, el deixeu caure des d'un paracaigudes, no importa, no deixarà d'estar aïllat. A menys, per descomptat, que es trenqui durant aquestes accions: la mateixa ampolla d'aigua llançada des d'una alçada alliberarà tota l'aigua, compartirà la matèria amb altres sistemes, la qual cosa significa que el sistema ja no estarà tancat.

Aquesta descripció s'adapta a una pistola i una bala - no funciona sense un dit al gallet, un cos pesat i la Terra - no passa res si no empenyeu el cos a terra.

La calor també s'ha de tenir en compte

Un sistema aïllat en termodinàmica és un macrocos que mai comparteix res: l'energia, la matèria i la calor no superen els límits del sistema. Un exemple és un termo. Manté el grau de te que s'hi aboca, una beguda sense intervenció humana per força (obre i abocaell mateix) no compartirà i no gastarà energia enlloc.

A més, un sistema aïllat sempre s'esforça per assolir l'equilibri termodinàmic, i cal algú més per treure'l d'aquest estat. És a dir, si posem un exemple del mateix termo, llavors amb una llarga estada a l'entorn, el te encara es refredarà. Per tant, es necessita una persona que l'ompli de nou amb te calent i el sistema es tornarà a aïllar termodinàmicament.

Per què és necessari?

El concepte de sistema aïllat cobreix molts mecanismes, sistemes i ecosistemes. Una persona necessita entendre com s'organitzen per tenir cura d'ella correctament. Si es tracta d'un aquari, abans d'enfilar-s'hi amb braços i cames, intentant netejar-lo, primer heu de veure com fer-ho tot per no molestar-lo. Si es tracta de mecanismes o equips, com utilitzar-los, de manera que després no seria terriblement dolorós reparar-los.

Al mateix temps, si ho prenem a escala global, el desert també és un sistema aïllat: en el seu interior es desenvolupen determinats mecanismes d'activitat vital, que no el van més enllà. Els boscos, les estepes, els volcans i l'atmosfera serveixen com a ecosistemes relativament aïllats. Les persones, que no entenen com funcionen, de vegades no s'adonen de l'escala de problemes que creen.

Hi ha un "però" més. Un sistema aïllat mai no existirà completament separat d' altres sistemes. Però aquest concepte existeix. És convenient per fer càlculs en matemàtiques, termodinàmica, química i física. Totsl'energia i la matèria que emet un sistema aïllat es prenen com a zero i funcionen amb els números que es necessiten en aquest moment.

Aïlla els no aïllats

Fins i tot un sistema obert pot quedar aïllat si alguna cosa el separa de l'entorn. Un sistema adiabàtic actua com una partició, que serveix com a carcassa per a un sistema obert, fent-lo tancat. Es pot comparar amb un paper d'alumini que envolta un objecte, intentant protegir-lo dels raigs del sol.

Si ho mireu en un sentit més ampli, l'atmosfera de la Terra pot servir d'exemple: protegeix el planeta de la influència còsmica i serveix com a closca que ens dóna vida.

Hi ha una llei de conservació de la quantitat de moviment per a un sistema aïllat tancat: la suma d'impulsos en un sistema tancat es manté constant, independentment de com interactuen els cossos entre si dins del sistema. I amb raó: encara que la força dels impulsos pot canviar amb el temps, les circumstàncies, les oportunitats, la seva suma continuarà sent constant.

Un punt gruixut al final…

Així, la conclusió suggereix la següent:

• Un sistema aïllat és el més independent possible del seu entorn, produint energia, treball i matèria en el seu interior. Es mantindrà constant, mentre s'esforcen per l'equilibri.
• Un sistema aïllat tancat tampoc dependrà de les condicions ambientals, no distingirà res de si mateix, però el treball en ell serà igual a zero en total. És a dir, la llei de conservació del moment seràestendre's a aquest sistema en lloc d'un de obert.
• Un sistema aïllat en termodinàmica no dependrà de la calor de l'ambient. Els constructors intenten aconseguir aquest estat quan aïllen les cases. Per cert, l'escuma pot servir fàcilment com a closca adiabàtica per a una casa, convertint-la en un sistema aïllant.
• Un sistema aïllat no existeix en principi: tot interactua amb alguna cosa. Si tanqueu l'aquari, l'aigua serà pobra en oxigen i els peixos moriran. De totes maneres continuen en vermell.

La ciència necessita sistemes aïllats per tenir la puresa de l'experiment; algunes quantitats es poden descuidar. Però a la vida, necessiten una cura i un ús adequats.