Nakahiwalay na sistema sa thermodynamics: kahulugan, mga tampok at mga halimbawa

2024 May -akda: Henry Conors | [email protected]. Huling binago: 2024-02-12 14:00

May ilang uri ng mga system sa thermodynamics: nakahiwalay at hindi nakahiwalay. Kung saan matatagpuan ang mga ito, kapag inilapat ang mga ito, ipinapakita kung gaano sila kapaki-pakinabang at kung paano pangalagaan ang mga ito. Kung hindi, kung ang mga ganitong sistema ay lumabas na nakakapinsala sa gawain ng tao, kung paano aalisin ang mga ito.

Ano ito?

Ang isang nakahiwalay na sistema ay ganap na anumang akumulasyon ng mga atomo at molekula (isang bagay, isang planeta, isang katawan ng tao) na nagpapanatili ng enerhiya ng lahat ng bagay. Ang ganitong sistema ay ganap na nakahiwalay sa labas ng mundo, ito ay tinatawag ding sarado.

Ang kakanyahan ng isang nakahiwalay na sistema ay na, sa lahat ng pagnanais nito, hindi ito makibahagi sa init, hindi mag-aaksaya ng enerhiya, ang sangkap ay kailangang alisin mula dito sa pamamagitan ng puwersa. Halimbawa, maaari mong tingnan ang aquarium. Ang mga proseso ay nagaganap sa loob nito: ang mga isda ay namamatay, ang tubig ay lumala, ang mga shell ay gumuho. Ngunit ang aquarium ay hindi nakikipag-ugnayan sa panlabas na kapaligiran.

Ang isa pang halimbawa ng isang nakahiwalay na sistema ay isang bakal - hindi ito gugugol ng enerhiya mismo, hindi ito makibahagi sa mga sangkap. Ang ganitong kababalaghan ay nakikita sa mga makina ng tangke, ang solar system - sa lahat ng bagay na hindi nagbabahagi ng enerhiya sa iba.

Sa mga closed isolated systemhindi mo madadala ang kotse - gumagalaw ito sa isang tiyak na bilis nang mag-isa! Hindi rin kasama dito ang mga teapot, halaman, buhay na organismo - nagbabahagi sila ng mga sangkap sa labas ng mundo. Ang mga buhay na organismo ay naglalabas ng mga produktong metabolic, halaman - oxygen, isang takure - singaw kapag kumukulo.

Kawili-wiling katotohanan: ang isang saradong sistema ay tinatawag na isang sistema kung saan ang kabuuan ng mga ginawang pwersa at trabaho ay katumbas ng zero, at nakahiwalay - kung saan ang mga katawan ay kumikilos nang hiwalay sa ibang mga sistema. Kasabay nito, ang isang nakahiwalay na sistema ay hindi palaging nakasara, ngunit ang isang nakasara na sistema ay kinakailangang nakahiwalay.

Ang paggalaw ay isang bitag

May isang caveat: hindi sila makagalaw nang mag-isa, ngunit kung may gumalaw sa kanila, hindi nilalabag ang panuntunan. Kaya, kung kukuha ka ng isang nakahiwalay na sistema at itapon ito mula sa isang taas, hindi sinasadyang i-drop ito, i-drop ito mula sa isang parasyut - hindi mahalaga, hindi ito titigil sa paghihiwalay. Maliban kung, siyempre, ito ay nasira sa panahon ng mga naturang aksyon - ang parehong bote ng tubig na itinapon mula sa isang taas ay maglalabas ng lahat ng tubig - magbahagi ng bagay sa iba pang mga system - na nangangahulugan na ang system ay hindi na isasara.

Ang paglalarawang ito ay umaangkop sa isang pistola at isang bala - hindi gumagana nang walang daliri sa gatilyo, isang mabigat na katawan at sa Earth - walang mangyayari kung hindi mo itulak ang katawan sa lupa.

Dapat ding isaalang-alang ang init

Ang isang nakahiwalay na sistema sa thermodynamics ay isang macrobody na hindi kailanman nagbabahagi ng anuman: ang enerhiya, bagay at init ay hindi lalampas sa mga limitasyon ng system. Ang isang halimbawa ay isang termos. Pinapanatili nito ang antas ng tsaa na ibinuhos dito, isang inumin na walang interbensyon ng tao na pilit (buksan at ibuhoskanyang sarili) ay hindi makikibahagi, at hindi gumugugol ng enerhiya kahit saan.

Higit pa rito, palaging nagsusumikap ang isang nakahiwalay na sistema na maabot ang thermodynamic equilibrium, at kailangan ng ibang tao upang mailabas ito sa estadong ito. Iyon ay, kung magbibigay tayo ng isang halimbawa ng parehong thermos, pagkatapos ay sa mahabang pananatili sa kapaligiran, ang tsaa ay lalamig pa rin. Samakatuwid, kailangan ang isang tao na muling pupunuin ito ng mainit na tsaa, at ang system ay muling ihihiwalay sa thermodynamically.

Bakit kailangan ito?

Ang konsepto ng isang nakahiwalay na sistema ay sumasaklaw sa maraming mekanismo, sistema at ecosystem. Ang isang tao ay nangangailangan ng pag-unawa sa kung paano sila inayos upang maayos na pangalagaan sila. Kung ito ay isang aquarium, pagkatapos bago umakyat dito gamit ang mga braso at binti, sinusubukang linisin ito, dapat mo munang makita kung paano gawin ang lahat upang hindi ito maistorbo. Kung ang mga ito ay mga mekanismo o kagamitan - kung paano gamitin ang mga ito, upang sa paglaon ay hindi masyadong masakit na ayusin ang mga ito.

Kasabay nito, kung gagawin natin ito sa pandaigdigang saklaw, ang disyerto ay isa ring hiwalay na sistema: may ilang mekanismo ng mahahalagang aktibidad na nagaganap sa loob nito, na hindi lalampas dito. Ang mga kagubatan, steppes, bulkan, at atmospera ay nagsisilbing medyo hiwalay na ecosystem. Ang mga tao, na hindi nauunawaan kung paano sila nagtatrabaho, kung minsan ay hindi napagtanto sa kanilang sarili ang laki ng problemang nalilikha nila.

May isa pang "pero". Ang isang nakahiwalay na sistema ay hindi kailanman iiral na ganap na hiwalay sa iba pang mga sistema. Ngunit umiiral ang konseptong ito. Ito ay maginhawa para sa paggawa ng mga kalkulasyon sa matematika, thermodynamics, kimika at pisika. Lahatang enerhiya at bagay na inilalabas ng isang nakahiwalay na sistema ay kinukuha bilang zero at gumagana sa mga numerong kinakailangan sa ngayon.

Ihiwalay ang hindi nakahiwalay

Maging ang isang bukas na sistema ay maaaring maging isolated kung may bagay na maghihiwalay dito sa kapaligiran. Ang isang adiabatic system ay gumaganap bilang isang partition, na nagsisilbing isang shell para sa isang bukas na sistema, na ginagawa itong sarado. Maihahalintulad ito sa foil na nakabalot sa isang bagay, sinusubukang protektahan ito mula sa sinag ng araw.

Kung titingnan mo ito sa mas malawak na kahulugan, ang kapaligiran para sa Earth ay magsisilbing halimbawa - pinoprotektahan nito ang planeta mula sa impluwensya ng kosmiko at nagsisilbing shell na nagbibigay sa atin ng buhay.

May batas ng konserbasyon ng momentum para sa isang closed isolated system: Ang kabuuan ng mga impulses sa isang closed system ay nananatiling pare-pareho, gaano man ang interaksyon ng mga katawan sa isa't isa sa loob ng system. At tama lang: kahit na ang lakas ng mga impulses ay maaaring magbago sa paglipas ng panahon, mga pangyayari, mga pagkakataon, ang kanilang kabuuan ay mananatiling pare-pareho.

Isang makapal na tuldok sa dulo…

Kaya, ang konklusyon ay nagmumungkahi ng sarili bilang sumusunod:

• Ang isang nakahiwalay na sistema ay independyente sa kapaligiran nito hangga't maaari, na gumagawa ng enerhiya, trabaho at bagay sa loob mismo nito. Ito ay mananatiling pare-pareho, habang nagsusumikap para sa balanse.
• Ang isang closed isolated system ay hindi rin magdedepende sa mga kondisyon ng kapaligiran, hindi makikilala ang anuman mula sa sarili nito, ngunit ang gawain sa loob nito ay magiging katumbas ng zero sa kabuuan. Iyon ay, ang batas ng konserbasyon ng momentum ay magigingumaabot sa ganoong sistema sa halip na sa isang bukas.
• Ang isang nakahiwalay na sistema sa thermodynamics ay hindi magdedepende sa init ng kapaligiran. Sinisikap ng mga tagabuo na makamit ang estadong ito kapag nag-insulate sila ng mga bahay. Siyanga pala, ang foam ay madaling magsilbi bilang adiabatic shell para sa isang bahay, na ginagawa itong isang insulated system.
• Ang isang nakahiwalay na sistema ay hindi umiiral sa prinsipyo: lahat ay nakikipag-ugnayan sa isang bagay. Kung isasara mo ang aquarium, ang tubig ay magiging mahirap sa oxygen, at ang mga isda ay mamamatay. Nananatili pa rin sila sa pula.

Ang agham ay nangangailangan ng mga nakahiwalay na sistema upang magkaroon ng kadalisayan ng eksperimento - maaaring mapabayaan ang ilang dami. Ngunit sa buhay - kailangan nila ng wastong pangangalaga at paggamit.