EN termodynamisk system eller arbeidsstoff er en del av universet som velges for å bli studert av termodynamikk. Dette er en veldig bred definisjon, fordi et termodynamisk system kan være stort som en galakse eller det kan være en liten mengde gass som finnes i en sylinder..
Alt som omgir det termodynamiske systemet, inkludert masse og rom, er dets miljø eller miljø. Det handler ikke om resten av universet, men bare om miljøet som kan påvirke systemet.
I et termodynamisk system er utveksling av masse eller energi mellom systemet og omgivelsene mulig, avhengig av hvilken type system, det er miljøet hvor observatørene som studerer det er lokalisert.
I analysen av et termodynamisk system er det viktig å etablere grenser (grenser eller vegger), som kan være faste eller mobile. En glass- eller metallkrukke har faste vegger, men et stempel eller stempel har bevegelige vegger..
Som sådan kan grensen være en reell eller imaginær overflate, men ideelt sett har den null tykkelse, noe stivhet og andre egenskaper som er beskrevet matematisk..
Imaginære grenser er nødvendige når man studerer systemer som selv er en del av mye større systemer, for eksempel en stjerne i en tåke..
Varmevekslinger mellom systemet og dets omgivelser, hvis noen, er de viktigste målene for termodynamikk. Det er derfor et spesielt navn blir gitt til veggene som tillater utveksling: adiabatisk, mens de som ikke tillater det og isolerer systemet er diatermiske..
Artikkelindeks
Det finnes 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:
Utveksling av materie og energi med utsiden er tillatt, av den grunn kalles de også kontrollvolum.
Mange tekniske systemer er modellert på denne måten, for eksempel varmtvannsbereder og bilradiatorer..
De er også kjent som kontrollmasse og karakteriseres fordi det ikke er noen materiellutveksling med miljøet. Derfor er massen fast, men energi kan krysse grensen, enten som varme eller som arbeid. På denne måten kan systemets volum variere.
Dette er lukkede systemer der utveksling av varme, arbeid eller annen form for energi med miljøet forhindres.
Systemene som ble beskrevet, ble klassifisert etter deres evne til å utveksle 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 saltristeren. Tvert imot er en kombinasjon av flytende vann og vanndamp et heterogent system, siden det handler om to forskjellige tilstander, hvis egenskaper er forskjellige.
Som vi har sett, varierer termodynamiske systemer fra det enkleste til det mest komplekse. Når du studerer dem, er det imidlertid praktisk å definere dem nøye og prøve å finne alle måter å forenkle analysen på..
La oss se noen eksempler på virkelige systemer som følger oss i hverdagen:
Dette er et veldig enkelt og illustrerende termodynamisk system, og også en god måte å tilberede mat på. Innholdet i beholderen, det være seg egg, en blanding for en flan eller annet preparat, er det termodynamiske systemet, mens vannbadet utgjør miljøet eller miljøet.
Ved oppvarming av vannet strømmer varmen inn i systemet gjennom grensen til beholderen.
Hvor raskt maten koker, avhenger av flere faktorer, hvorav den ene er materialet i pannen: om det er keramisk eller metall. Vi vet at metall er en god varmeleder, så vi forventer at innholdet vil varme opp raskt hvis det brukes en stål- eller aluminiumspotte..
I stedet for å varme opp systemet, kan det være lurt å avkjøle, for eksempel å varme en flaske babymelk som er overopphetet. I dette tilfellet overfører systemet varme til vannbadet.
Kjøkkenet er et utmerket sted å finne termodynamiske prosesser. En saus, kylling eller annen mat tilberedt i en åpen stekepanne er et eksempel på et åpent system, siden all slags utveksling med miljøet er tillatt der: tilsett krydder, andre ingredienser og modifiser varmen som tilsettes.
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 det ved forbrenningseffekten blir en blanding av gasser forskjellige.
Siden blandingen varierer gjennom hele arbeidssyklusen, er det et komplekst og heterogent termodynamisk system.
Kaffe eller te holder seg varm lenger i en termos. Det er en beholder med isolerende vegger, nettopp for å forhindre at systemet vårt - den varme drikken - gir fra seg varmen til miljøet og kjøler den ned..
Egentlig er en termos to beholdere, mellom hvilke det dannes et delvis vakuum for å unngå tilstedeværelsen av et medium som luft, noe som bidrar til å lede varme fra innsiden til utsiden av beholderen..
Selvfølgelig fungerer termosen også i omvendt retning, den tjener til å holde drikke kaldt lenger.
Eggene vi spiser som mat er gode eksempler på lukkede termodynamiske systemer, men de tillater utveksling av energi med miljøet. Eggeskallet lar varmen fra høna klekke ut embryoet, samt passering av gasser.
Cellen er den grunnleggende enheten for levende ting og er et fantastisk effektivt termodynamisk system. I forlengelse av dette kan ethvert levende vesen også betraktes som et komplekst termodynamisk system.
Cellemembranen som strekker interne strukturer som kjernen og mitokondriene er grensen mellom systemet og miljøet. Dette tillater energiutveksling, ankomst av næringsstoffer fra utsiden og utgang av avfall.
Hermetisert mat er typiske eksempler på lukkede termodynamiske systemer.
Vannet inne i varmeren er et åpent termodynamisk system, siden det er nødvendig å la varmen komme til vannet, vanligvis fra en elektrisk motstand som varmes opp, hvis varmeren er elektrisk, eller gjennom solenergi eller flammen som kommer fra en lighter. gass.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.