Thermodynamische systeemeigenschappen, typen, voorbeelden

A Thermodynamisch systeem o Work Substance is een onderdeel van het universum dat wordt gekozen om te worden bestudeerd door de thermodynamica. Het is een zeer brede definitie, omdat een thermodynamisch systeem enorm kan zijn als een sterrenstelsel of het een kleine hoeveelheid gas in een cilinder is.

Alles dat het thermodynamische systeem omringt, inclusief massa en ruimte, is de omgeving of omgeving van hetzelfde. Het is niet de rest van het universum, maar alleen de omgeving die in staat is het systeem te beïnvloeden.

Schema van een thermodynamisch systeem

In een thermodynamisch systeem is de uitwisseling van massa of energie mogelijk tussen het systeem en de omgeving, afhankelijk van de systeemklasse, de omgeving waar de waarnemers die het bestuderen zich bevinden.

Bij de analyse van een thermodynamisch systeem is het belangrijk om de randen (limieten of muren), die kunnen worden opgelost of mobiel. Een glazen of metalen fles heeft vaste wanden, maar een zuiger of mobiele zuiger.

Als zodanig kan de grens een echt of denkbeeldig oppervlak zijn, maar idealiter heeft het een nuldikte, enige stijfheid en andere kenmerken die in wiskundige vorm worden beschreven.

Denkbeeldige grenzen zijn nodig bij het bestuderen van systemen die op hun beurt deel uitmaken van veel grotere systemen, zoals een ster in een nevel.

De warmte -uitwisselingen tussen het systeem en de eventuele omgeving zijn de primaire doelstellingen van de thermodynamica. Daarom wordt een speciale naam gegeven aan de muren die de uitwisseling toestaan: adiabatisch, terwijl degenen die het niet toestaan ​​en het systeem isoleren diathermisch zijn.

[TOC]

Soorten thermodynamische systemen

In het eerste geval is het een open systeem omdat de theepot de energie uitwisselt die wordt vrijgegeven door vuur en gas in de vorm van een gas buiten. In het tweede geval is het een gesloten systeem omdat ik alleen de door het vuur vrijgegeven energie wissel, maar niet het gas. Het derde geval is een geïsoleerd systeem omdat het geen energie of materie uitwisselt.

Er zijn verschillende soorten thermodynamische systemen, die zijn geclassificeerd volgens hun vermogen om materie en energie uit te wisselen met de omgeving, op deze manier hebben we:

Open systemen

De uitwisseling van materie en energie met de buitenkant is toegestaan, dus ze worden ook genoemd Het besturingsvolume.

Een groot aantal technische systemen is op deze manier gemodelleerd, bijvoorbeeld zelfgemaakte boiler en auto's radiatoren.

Kan u van dienst zijn: 21 belangrijke gebeurtenissen in de natuurkunde

Gesloten systemen

Ze staan ​​ook bekend als controlemassa en worden gekenmerkt omdat er geen uitwisseling van materie is met de omgeving. Daarom is de massa vastgelegd, maar energie kan zijn limiet overschrijden, hetzij als warmte of als werk. Op deze manier kan het volume van het systeem variëren.

Geïsoleerde systemen

Dit zijn gesloten systemen waarin de uitwisseling van warmte, werk of enige vorm van energie met de omgeving wordt voorkomen.

Homogene systemen en heterogene systemen

De beschreven systemen werden geclassificeerd volgens hun uitwisselingscapaciteit met de omgeving, maar dit is niet het enige criterium. Thermodynamische systemen kunnen ook homogeen en heterogeen zijn.

Pure stoffen zijn goede voorbeelden van homogene systemen, zoals tafelzout opgeslagen in de zoutschud. Integendeel, een combinatie van vloeibaar water en waterdamp is een heterogeen systeem, omdat dit twee verschillende toestanden zijn, waarvan de eigenschappen verschillen.

Voorbeelden van thermodynamische systemen

Zoals we hebben gezien, zijn de thermodynamische systemen van de eenvoudigste tot het meest complexe. Bij het bestuderen ervan is het echter handig om ze zorgvuldig te definiëren en te proberen alle manieren te vinden om de analyse te vereenvoudigen.

Laten we eens kijken naar enkele voorbeelden van echte systemen die ons in het dagelijks leven vergezellen:

Container ondergedompeld in water

Dit is een heel eenvoudig en illustratief thermodynamisch systeem, en ook een goede manier om voedsel te bereiden. Het gehalte van de container, of het nu eieren, een mengsel voor een flan of de voorbereiding is, is het thermodynamische systeem, terwijl het waterbad de omgeving of omgeving of omgeving vormt.

Kan u van dienst zijn: wat is het magnetische moment?

Bij het verwarmen van het water stroomt de warmte naar het systeem door de rand van de container.

De snelheid waarmee voedsel wordt gekookt, hangt af van verschillende factoren, een daarvan is het materiaal van de pan: als het keramiek of metaal is. We weten dat metaal een goede warmtebestuurder is, dus we hopen dat het gehalte snel opwarmt als een staal- of aluminiumvat wordt gebruikt.

In plaats van het systeem te verwarmen, wilt u. In dit geval geeft het systeem warmte aan het waterbad.

Kook in een onbedekte pan

Kip en brood gekookt in een open pan zijn een voorbeeld van een open thermodynamisch systeem. Bron: Pixabay.

Keuken is een uitstekende plek om thermodynamische processen te vinden. Een saus, kip of ander voedsel gestoofd in een open pan, is een voorbeeld van een open systeem, omdat er alle soorten uitwisseling met de omgeving zijn toegestaan: voeg kruiden, andere ingrediënten toe en wijzig de toegevoegde warmte.

Verbrandingsmotor

In de interne verbrandingsmotor van auto's, motorfietsen, vliegtuigen en boten is er een mengsel van gas (lucht) en brandstof die in de carburateur wordt bereid en naar de cilinder wordt gebracht, waar het door het effect van verbranding een gasmengsel wordt meerdere.

Aangezien de samenstelling van het mengsel gedurende de werkcyclus varieert, is het een complex en heterogeen thermodynamisch systeem.

Koffie of thee in een thermoskan

Het warme of koude drankje in een thermosfoto is een goed voorbeeld van een gesloten thermodynamisch systeem. Bron: Pixabay.

Koffie of thee blijven langer warm in een thermoskan. Het is een container voorzien van isolerende muren, juist om te voorkomen dat ons systeem - warm drinken - zijn warmte levert aan het milieu en koelt.

Kan u van dienst zijn: Volt of Volt: concept en formules, gelijkwaardigheid, voorbeelden

Een thermoskan is echt twee containers, waaronder het is gedeeltelijk leeg om de aanwezigheid van een mediumachtige lucht te voorkomen, die helpt om warmte van binnen naar de container te drijven.

Natuurlijk werkt de thermoskan ook omgekeerd, dient om langer koude dranken te houden.

Eieren

De eieren die we consumeren als voedsel zijn uitstekende voorbeelden van gesloten thermodynamische systemen, maar die energie -uitwisseling met de omgeving mogelijk maken. De eierschil laat de hitte van de gallen het embryo embryo embryo maken, evenals de doorgang van gassen.

Cellen

De cel is de fundamentele eenheid van levende wezens en is een prachtig efficiënt thermodynamisch systeem. Bij uitbreiding kan elk levend wezen ook worden beschouwd als een complex thermodynamisch systeem.

Het celmembraan dat interne structuren zoals de kern en mitochondria bedekt, is de rand tussen het systeem en de omgeving. Dit maakt energie -uitwisseling mogelijk, de komst van voedingsstoffen van buitenaf en de output van afval.

Ingeblikt

Ingeblikte maaltijden zijn typische voorbeelden van gesloten thermodynamische systemen.

Waterkoker

Water in de kachel is een open thermodynamisch systeem, omdat het noodzakelijk gas is.

Referenties

1. Borgnakke. 2009. Fundamentals van de thermodynamica. 7e editie. Wiley en zonen.
2. Cengel, en. 2012. Thermodynamica. 7e editie. McGraw Hill.
3. Zonne energie. Thermodynamische systemen. Opgehaald uit: Solar-anergy.netto.
4. Wikipedia. Thermodynamische systemen. Hersteld van: is.Wikipedia.borg.
5. Wikipedia. Themodynamisch systeem. Opgehaald van.Wikipedia.borg.