Termodynamiikassa on useita eri tyyppisiä järjestelmiä: eristettyjä ja eristämättömiä. Mistä niitä löytyy, milloin niitä käytetään, osoittaa, kuinka hyödyllisiä ne voivat olla ja kuinka niitä hoidetaan. Muuten, jos tällaiset järjestelmät osoittautuvat haitallisiksi ihmisen työlle, miten niistä pääsee eroon.
Mikä tämä on?
Eristetty järjestelmä on ehdottomasti mikä tahansa atomien ja molekyylien kertymä (esine, planeetta, ihmiskeho), joka säilyttää kaiken aineen energian. Tällainen järjestelmä on täysin eristetty ulkomaailmasta, sitä kutsutaan myös suljetuksi.
Eristetyn järjestelmän ydin on, että se kaikessa halussaan ei jaa lämpöä, ei tuhlaa energiaa, vaan aine on otettava siitä pois väkisin. Voit esimerkiksi katsoa akvaariota. Sen sisällä tapahtuu prosesseja: kalat kuolevat, vesi huononee, kuoret sortuvat. Mutta akvaario ei joudu kosketuksiin ulkoisen ympäristön kanssa.
Toinen esimerkki eristetystä järjestelmästä on rauta - se ei kuluta energiaa itse, se ei jaa aineita. Tällainen ilmiö havaitaan säiliömoottoreissa, aurinkokunnassa - kaikessa, mikä ei jaa energiaa muiden kanssa.
Suljettuihin eristettyihin järjestelmiinet voi ottaa autoa - se liikkuu tietyllä nopeudella itsestään! Se ei myöskään sisällä teekannuja, kasveja, eläviä organismeja - ne jakavat aineita ulkomaailman kanssa. Elävät organismit vapauttavat aineenvaihduntatuotteita, kasvit - happea, kattila - höyryä keitettäessä.
Mielenkiintoinen tosiasia: suljettua järjestelmää kutsutaan järjestelmäksi, jossa syntyneiden voimien ja työn summa on nolla, ja eristettynä - jossa kappaleet yksinkertaisesti toimivat erillään muista järjestelmistä. Samanaikaisesti eristetty järjestelmä ei ole aina suljettu, mutta suljettu järjestelmä on välttämättä eristetty.
Liike on ansa
Yksi varoitus: he eivät voi liikkua itse, mutta jos joku liikuttaa niitä, sääntöä ei rikota. Joten jos otat eristetyn järjestelmän ja heität sen korke alta, pudotat sen vahingossa, pudotat sen laskuvarjosta - sillä ei ole väliä, se ei lakkaa olemasta eristetty. Ellei sitä tietenkään riko tällaisten toimien aikana - sama korke alta heitetty vesipullo vapauttaa kaiken veden - jakaa materiaalia muiden järjestelmien kanssa - mikä tarkoittaa, että järjestelmää ei enää suljeta.
Tämä kuvaus sopii pistooliin ja luotiin - ei toimi ilman sormea liipaisinta, raskasta ruumista ja maapalloa - mitään ei tapahdu, jos et paina ruumista maahan.
Myös lämpö tulee ottaa huomioon
Eristetty järjestelmä termodynamiikassa on makrokappale, joka ei koskaan jaa mitään: energia, aine ja lämpö eivät ylitä järjestelmän rajoja. Esimerkki on termospullo. Se säilyttää siihen kaadetun teen määrän, juoman ilman ihmisen puuttumista väkisin (avaa ja kaadaitse) ei jaa, eikä kuluta energiaa mihinkään.
Lisäksi eristetty järjestelmä pyrkii aina saavuttamaan termodynaamisen tasapainon, ja joku muu tarvitaan tuomaan se pois tästä tilasta. Eli jos annamme esimerkin samasta termospullosta, tee jäähtyy edelleen pitkään ympäristössä oleskelemalla. Siksi tarvitaan henkilö, joka täyttää sen jälleen kuumalla teellä, ja järjestelmä on jälleen termodynaamisesti eristetty.
Mihin sitä tarvitaan?
Eristetyn järjestelmän käsite kattaa monia mekanismeja, järjestelmiä ja ekosysteemejä. Ihminen tarvitsee ymmärrystä siitä, miten heidät on järjestetty voidakseen hoitaa heistä kunnolla. Jos tämä on akvaario, niin ennen kuin kiipeät siihen käsin ja jaloilla ja yrität puhdistaa sen, sinun on ensin katsottava, kuinka tehdä kaikki, jotta se ei häiritse sitä. Jos nämä ovat mekanismeja tai laitteita - miten niitä käytetään, jotta niiden korjaaminen ei olisi myöhemmin tuskallista.
Samaan aikaan, jos tarkastelemme sitä globaalissa mittakaavassa, aavikko on myös eristetty järjestelmä: sen sisällä tapahtuu tiettyjä elintärkeän toiminnan mekanismeja, jotka eivät ylitä sitä. Metsät, arot, tulivuoret ja ilmakehä toimivat suhteellisen eristyneinä ekosysteemeina. Ihmiset, jotka eivät ymmärrä työskentelyään, eivät joskus ymmärrä itseään aiheuttamansa ongelmien laajuutta.
On vielä yksi "mutta". Eristetty järjestelmä ei koskaan ole täysin erillään muista järjestelmistä. Mutta tämä käsite on olemassa. Se on kätevä matematiikan, termodynamiikan, kemian ja fysiikan laskelmien tekemiseen. Kaikkieristetyn järjestelmän lähettämä energia ja aine otetaan nollaksi ja toimivat niillä numeroilla, joita tällä hetkellä tarvitaan.
Eristä eristämätön
Jopa avoin järjestelmä voi eristyä, jos jokin erottaa sen ympäristöstä. Adiabaattinen järjestelmä toimii osiona, joka toimii kuorena avoimelle järjestelmälle tehden siitä suljetun. Sitä voidaan verrata esineen ympärille käärittyyn kalvoon, joka yrittää suojata sitä auringonsäteiltä.
Jos tarkastellaan asiaa laajemmassa mielessä, niin Maan ilmakehä voi toimia esimerkkinä - se suojaa planeettaa kosmiselta vaikutukselta ja toimii kuorena, joka antaa meille elämän.
Suljetun eristetyn järjestelmän liikemäärän säilymislaki: Suljetussa järjestelmässä impulssien summa pysyy vakiona riippumatta siitä, kuinka kappaleet ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa järjestelmän sisällä. Ja aivan oikein: vaikka impulssien voimakkuus voi muuttua ajan, olosuhteiden, mahdollisuuksien mukaan, niiden summa pysyy silti vakiona.
Paksu piste lopussa…
Siten päätelmä on seuraava:
- Eristetty järjestelmä on mahdollisimman riippumaton ympäristöstään ja tuottaa energiaa, työtä ja ainetta sisällään. Se pysyy vakiona pyrkien samalla tasapainoon.
- Suljettu eristetty järjestelmä ei myöskään ole riippuvainen ympäristöolosuhteista, ei erota mitään itsestään, mutta työ siinä on yhteensä nolla. Eli liikemäärän säilymisen laki tulee olemaanlaajentaa tällaiseen järjestelmään avoimen järjestelmän sijaan.
- Erillinen termodynamiikan järjestelmä ei ole riippuvainen ympäristön lämmöstä. Rakentajat yrittävät saavuttaa tämän tilan eristäessään taloja. Muuten, vaahto voi helposti toimia talon adiabaattisena kuorena, jolloin se on eristetty järjestelmä.
- Erillistä järjestelmää ei periaatteessa ole olemassa: kaikki on vuorovaikutuksessa jonkin kanssa. Jos suljet akvaarion, vedessä on happea ja kalat kuolevat. Ne pysyvät miinuksella joka tapauksessa.
Tiede tarvitsee eristettyjä järjestelmiä kokeen puhtauden saavuttamiseksi - joitain määriä voidaan jättää huomiotta. Mutta elämässä - ne tarvitsevat asianmukaista hoitoa ja käyttöä.
