Termodynamiska systemegenskaper, typer, exempel

En Termodynamisk system o Arbetsämnet är en del av universum som väljs att studeras av termodynamik. Det är en mycket bred definition, eftersom ett termodynamiskt system kan vara stort som en galax eller det är en liten mängd gas som finns i en cylinder.

Allt som omger det termodynamiska systemet, inklusive massa och rymd, är miljön eller miljön på samma. Det är inte resten av universum, utan bara miljön som kan påverka systemet.

Schema för ett termodynamiskt system

I ett termodynamiskt system är utbytet av massa eller energi möjligt mellan systemet och omgivningen, beroende på systemklassen, är miljön där observatörerna som studerar den finns.

I analysen av ett termodynamiskt system är det viktigt att fastställa gränser (gränser eller väggar), som kan fixas eller mobila. Ett glas eller metallflaska har fasta väggar, men en kolv eller mobil kolv.

Som sådan kan gränsen vara en verklig eller imaginär yta, men helst har den en nolltjocklek, viss styvhet och andra egenskaper som beskrivs i matematisk form.

Imaginära gränser är nödvändiga när man studerar system som i sin tur är en del av mycket större system, till exempel en stjärna i en nebula.

Värmeväxlingen mellan systemet och dess miljö, om några, är de primära målen för termodynamik. Det är därför ett speciellt namn ges till väggarna som tillåter utbytet: adiabatisk, medan de som inte tillåter det och isolerar systemet är diatermiska.

[TOC]

Typer av termodynamiska system

I det första fallet är det ett öppet system eftersom tekannan utbyter energin som släpps av eld och gas i form av en gas utanför. I det andra fallet är det ett stängt system eftersom jag bara byter ut den energi som släpps av branden, men inte gasen. Det tredje fallet är ett isolerat system eftersom det inte utbyter energi eller materia.

Det finns olika typer av termodynamiska system, som klassificeras enligt deras förmåga att utbyta materia och energi med miljön, på detta sätt har vi:

Öppna system

Utbytet av materia och energi med utsidan är tillåtet, så de kallas också Kontrollvolym.

Ett stort antal tekniska system modelleras på detta sätt, till exempel hemlagad vattenvärmare och bilar radiatorer.

Kan tjäna dig: 21 viktiga händelser i fysik

Stängda system

De är också kända som kontrollmassa och kännetecknas eftersom det inte finns något utbyte av materia med miljön. Därför är dess massa fixerad, men energin kan korsa sin gräns, antingen som värme eller som arbete. På detta sätt kan systemets volym variera.

Isolerade system

Dessa är stängda system där utbyte av värme, arbete eller någon form av energi med miljön förhindras.

Homogena system och heterogena system

De beskrivna systemen klassificerades enligt deras utbyteskapacitet med miljön, men detta är inte det enda kriteriet. Termodynamiska system kan också vara homogena och heterogena.

Rena ämnen är bra exempel på homogena system, såsom bordsalt som sparats i saltskakaren. Tvärtom, en kombination av flytande vatten och vattenånga är ett heterogent system, eftersom det här är två olika tillstånd, vars egenskaper skiljer sig åt.

Exempel på termodynamiska system

Som vi har sett är de termodynamiska systemen från det enklaste till det mest komplexa. Men när du studerar dem är det bekvämt att definiera dem noggrant och försöka hitta alla sätt att förenkla analysen.

Låt oss titta på några exempel på verkliga system som följer med oss ​​i vardagen:

Behållare nedsänkt i vatten

Detta är ett mycket enkelt och illustrativt termodynamiskt system, och också ett bra sätt att laga mat. Innehållet i behållaren, vare sig ägg, en blandning för en flan eller beredningen är det termodynamiska systemet, medan vattenbadet utgör miljö eller miljö eller miljö.

Kan tjäna dig: vad är det magnetiska ögonblicket?

Vid värme av vattnet flödar värmen till systemet genom behållarens gräns.

Hastigheten med vilken mat tillagas beror på flera faktorer, en av dem är materialets material: om det är keramiskt eller metall. Vi vet att metall är en bra värmeförare, så vi hoppas att innehållet snabbt värms upp om ett stål- eller aluminiumkärl används.

Istället för att värma systemet vill du. I detta fall ger systemet värme till vattenbadet.

Koka i en upptäckt panna

Kyckling och bröd tillagat i en öppen panna är ett exempel på ett öppet termodynamiskt system. Källa: Pixabay.

Kök är ett utmärkt ställe att hitta termodynamiska processer. En sås, kyckling eller annan mat som är koad i en öppen panna, är ett exempel på ett öppet system, eftersom det finns alla typer av utbyte med miljön tillåtna: Tillsätt kryddor, andra ingredienser och modifiera värmen tillagd.

Förbränningsmotor

I den förbränningsmotorn för bilar, motorcyklar, flygplan och båtar finns det en blandning av gas (luft) och bränsle som framställs i förgasaren och föras till cylindern, där den effekten av förbränning blir en gasblandning flera.

Eftersom blandningens sammansättning varierar under hela arbetscykeln är det ett komplext och heterogent termodynamiskt system.

Kaffe eller te i en termos

Den varma eller kalla drycken i en termos är ett bra exempel på stängt termodynamiskt system. Källa: Pixabay.

Kaffe eller te förblir varmt under en längre tid i en termos. Det är en behållare försedd med isolerande väggar, just för att förhindra vårt system - varm dryck - leverera sin värme till miljön och svalna.

Kan tjäna dig: Volt eller Volt: Concept and Formler, Equivalences, Exempel

En termos är verkligen två behållare, bland vilka den är partiell tom för att undvika närvaron av ett medium som luft, vilket hjälper till att driva värme inifrån till behållaren.

Naturligtvis fungerar termoserna också omvänd, tjänar till att hålla kalla drycker längre.

Ägg

De ägg vi konsumerar som mat är utmärkta exempel på stängda termodynamiska system, men som tillåter energiutbyte med miljön. Äggskalet låter värmen från galler embyo, liksom passagen av gaser.

Celler

Cellen är den grundläggande enheten i levande varelser och är ett underbart effektivt termodynamiskt system. I förlängningen kan varje levande varelse också betraktas som ett komplext termodynamiskt system.

Cellmembranet som täcker inre strukturer såsom kärnan och mitokondrierna är gränsen mellan systemet och miljön. Detta möjliggör energiutbyte, ankomsten av näringsämnen från utsidan och utgången av avfall.

Konserverad

Konserverade måltider är typiska exempel på stängda termodynamiska system.

Varmvattenberedare

Vatten inuti värmaren finns ett öppet termodynamiskt system, eftersom det är nödvändigt gas.

Referenser

1. Borgnakke. 2009. Grundläggande termodynamik. Sjunde upplagan. Wiley och söner.
2. Cengel och. 2012. Termodynamik. Sjunde upplagan. McGraw Hill.
3. Solenergi. Termodynamisk system. Hämtad från: Solenergi.netto.
4. Wikipedia. Termodynamisk system. Återhämtad från: är.Wikipedia.org.
5. Wikipedia. Temodynamisk system. Hämtas från.Wikipedia.org.