Geïsoleerd systeem in de thermodynamica: definitie, kenmerken en voorbeelden

2024 Auteur: Henry Conors | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-02-12 11:25

Er zijn verschillende soorten systemen in de thermodynamica: geïsoleerd en niet-geïsoleerd. Waar ze worden gevonden, wanneer ze worden toegepast, laat zien hoe nuttig ze kunnen zijn en hoe ze moeten worden verzorgd. Anders, als zulke systemen schadelijk blijken te zijn voor het menselijk werk, hoe kom je er dan van af.

Wat is dit?

Een geïsoleerd systeem is absoluut elke opeenhoping van atomen en moleculen (een ding, een planeet, een menselijk lichaam) die de energie van alle materie vasthoudt. Zo'n systeem is volledig geïsoleerd van de buitenwereld, het wordt ook wel gesloten genoemd.

De essentie van een geïsoleerd systeem is dat het, met al zijn verlangens, geen warmte zal delen, geen energie verspilt, de substantie met geweld zal moeten worden weggenomen. U kunt bijvoorbeeld naar het aquarium kijken. Daarin vinden processen plaats: vissen sterven, water verslechtert, schelpen bezwijken. Maar het aquarium komt niet in contact met de externe omgeving.

Een ander voorbeeld van een geïsoleerd systeem is een strijkijzer - het verbruikt zelf geen energie, het deelt geen stoffen. Een dergelijk fenomeen wordt waargenomen in tankmotoren, het zonnestelsel - in alles dat geen energie deelt met anderen.

Naar gesloten geïsoleerde systemenje kunt de auto niet nemen - hij beweegt vanzelf met een bepaalde snelheid! Het omvat ook geen theepotten, planten, levende organismen - ze delen stoffen met de buitenwereld. Levende organismen stoten stofwisselingsproducten uit, planten - zuurstof, een waterkoker - stoom bij het koken.

Interessant feit: een gesloten systeem wordt een systeem genoemd waarin de som van de geproduceerde krachten en arbeid gelijk is aan nul, en geïsoleerd - waar de lichamen gewoon afzonderlijk van andere systemen werken. Tegelijkertijd is een geïsoleerd systeem niet altijd gesloten, maar een gesloten systeem zal noodzakelijkerwijs geïsoleerd zijn.

Beweging is een val

Er is één voorbehoud: ze kunnen niet alleen bewegen, maar als iemand ze beweegt, wordt de regel niet overtreden. Dus als je een geïsoleerd systeem neemt en het van een hoogte gooit, per ongeluk laat vallen, van een parachute laat vallen - het maakt niet uit, het zal niet ophouden geïsoleerd te zijn. Tenzij het natuurlijk kapot gaat tijdens dergelijke acties - dezelfde fles water die van een hoogte wordt gegooid, laat al het water vrij - deel materie met andere systemen - wat betekent dat het systeem niet langer gesloten is.

Deze beschrijving past bij een pistool en een kogel - werkt niet zonder een vinger aan de trekker, een zwaar lichaam en de aarde - er gebeurt niets als je het lichaam niet op de grond duwt.

Hier moet ook rekening worden gehouden met

Een geïsoleerd systeem in de thermodynamica is een macrolichaam dat nooit iets deelt: energie, materie en warmte gaan niet verder dan de grenzen van het systeem. Een voorbeeld is een thermoskan. Het behoudt de mate van thee die erin wordt gegoten, een drankje zonder menselijke tussenkomst met geweld (openen en gieten)zelf) zal niet delen en besteedt nergens energie aan.

Bovendien streeft een geïsoleerd systeem er altijd naar om een thermodynamisch evenwicht te bereiken, en er is iemand anders nodig om het uit deze toestand te halen. Dat wil zeggen, als we een voorbeeld geven van dezelfde thermoskan, dan zal bij een lang verblijf in de omgeving de thee toch afkoelen. Daarom is er een persoon nodig die het opnieuw zal vullen met hete thee, en het systeem zal opnieuw thermodynamisch worden geïsoleerd.

Waarom is het nodig?

Het concept van een geïsoleerd systeem omvat vele mechanismen, systemen en ecosystemen. Een persoon heeft inzicht nodig in hoe ze zijn geregeld om goed voor hen te kunnen zorgen. Als dit een aquarium is, moet je, voordat je er met armen en benen in klimt en probeert het schoon te maken, eerst zien hoe je alles moet doen om het niet te storen. Als dit mechanismen of apparatuur zijn - hoe ze te gebruiken, zodat het later niet ondraaglijk pijnlijk zou zijn om ze te repareren.

Tegelijkertijd, als we het op wereldschaal bekijken, is de woestijn ook een geïsoleerd systeem: binnenin vinden bepaalde mechanismen van vitale activiteit plaats, die niet verder gaan. Bossen, steppen, vulkanen en de atmosfeer dienen als relatief geïsoleerde ecosystemen. Mensen, die niet begrijpen hoe ze werken, realiseren zich soms niet de omvang van de problemen die ze veroorzaken.

Er is nog een "maar". Een geïsoleerd systeem zal nooit volledig los van andere systemen bestaan. Maar dit concept bestaat. Het is handig voor het maken van berekeningen in wiskunde, thermodynamica, scheikunde en natuurkunde. Allede energie en materie die een geïsoleerd systeem uitstra alt, wordt als nul beschouwd en werkt met de getallen die op dit moment nodig zijn.

Isoleer het niet-geïsoleerde

Zelfs een open systeem kan geïsoleerd raken als iets het scheidt van de omgeving. Een adiabatisch systeem fungeert als een scheidingswand, die dient als omhulsel voor een open systeem, waardoor het gesloten wordt. Het kan worden vergeleken met folie dat om een object is gewikkeld, in een poging het te beschermen tegen de zonnestralen.

Als je het in bredere zin bekijkt, dan kan de atmosfeer voor de aarde als voorbeeld dienen - het beschermt de planeet tegen kosmische invloeden en dient als een schil die ons leven geeft.

Er is een wet van behoud van momentum voor een gesloten geïsoleerd systeem: de som van impulsen in een gesloten systeem blijft constant, ongeacht hoe de lichamen binnen het systeem met elkaar omgaan. En terecht: hoewel de kracht van impulsen kan veranderen met de tijd, omstandigheden, kansen, zal hun som toch constant blijven.

Een dikke stip aan het eind…

De conclusie stelt zich dus als volgt voor:

Een geïsoleerd systeem is zo onafhankelijk mogelijk van zijn omgeving en produceert in zichzelf energie, werk en materie. Het zal constant blijven, terwijl het streeft naar evenwicht.
Een gesloten geïsoleerd systeem zal ook niet afhankelijk zijn van omgevingscondities, zal niets van zichzelf onderscheiden, maar het werk erin zal in totaal gelijk zijn aan nul. Dat wil zeggen, de wet van behoud van impuls zal zijn:uitbreiden tot een dergelijk systeem in plaats van een open systeem.
Een geïsoleerd systeem in de thermodynamica is niet afhankelijk van de hitte van de omgeving. Bouwers proberen deze toestand te bereiken wanneer ze huizen isoleren. Overigens kan schuim gemakkelijk dienen als adiabatische schil voor een huis, waardoor het een geïsoleerd systeem wordt.
Een geïsoleerd systeem bestaat in principe niet: alles staat in wisselwerking met iets. Als je het aquarium sluit, is het water zuurstofarm en gaan de vissen dood. Ze blijven toch in het rood.

De wetenschap heeft geïsoleerde systemen nodig om de zuiverheid van het experiment te hebben - sommige hoeveelheden kunnen worden verwaarloosd. Maar in het leven hebben ze de juiste zorg en gebruik nodig.