- Termodinamisko sistēmu veidi
- 15 konkrēti termodinamisko sistēmu piemēri
- Slēgtas sistēmas
- Atvērtās sistēmas
- Izolētas sistēmas
- Atsauces
Par termodinamikas sistēmas ir objekts studiju termodinamikas. Sistēmu var definēt kā noteiktu matērijas daudzumu vai reģionu telpā, kur uzmanība tiek koncentrēta uz problēmas analīzi.
No otras puses, terminu termodinamika izgudroja britu fiziķis un matemātiķis Thomsons, kurš apvienoja grieķu saknes siltumam (Θέρμη: termo) un jaudai vai spēkam (δύναμις: dynamis).
Termodinamika ir fizikas nozare, kas atbild par siltuma un tā enerģijas iegūšanas potenciāla, kā arī ar abiem aspektiem saistīto īpašību izpēti.
Termodinamisko sistēmu veidi
Pirmkārt, daži no pamatjēdzieniem, kas saistīti ar termodinamiskajām sistēmām, ir vide, sistēmas robeža un Visums.
Vide ir viss, kas ir ārpus sistēmas, un tās robeža ir interfeiss, kas to atdala no vides. Visbeidzot, Visums ir šo divu elementu kombinācija.
Termodinamiskā sistēma var būt jebkura veida viela, paraugs vai mašīna, kas precīzi noteiktā veidā ir atdalīta no apkārtējās vides.
Šī atdalīšana var būt reāla vai iedomāta. Jāņem vērā arī tas, ka ne iepriekš noteikta ģeometrija, ne ķīmiskais sastāvs, ne fizikālais stāvoklis nav termodinamiskas, tāpēc jebkura no tām var mainīties.
No otras puses, pastāv trīs veidu termodinamiskās sistēmas: slēgta, atvērta un izolēta. Slēgtās sistēmās enerģiju var pārnest starp sistēmu un tās apkārtni, bet ne masu.
Ja abus var pārsūtīt, tad tā ir atvērta sistēma. No otras puses, ja nav noteikta veida mijiedarbības ar vidi, sistēma ir izolēta.
15 konkrēti termodinamisko sistēmu piemēri
Slēgtas sistēmas
Slēgtu termodinamisko sistēmu gadījumā matērija nepārsniedz sistēmas robežu. Tomēr enerģija to var šķērsot, bet gan siltuma vai darba veidā. Šādas sistēmas ilustrē šo veidu:
-Pārdoti pneimatiskie virzuļi
-Dzesēšanas līdzeklis saldēšanas sistēmā
-Kalorimetrs
-Planēta Zeme (tā iegūst enerģiju no Saules, bet praktiski nemaina vielu ar ārpusi).
-Spiediena katls (ja sistēma ir pilnībā noslēgta, pastāv eksplozijas risks)
Atvērtās sistēmas
Šāda veida sistēmā notiek enerģijas apmaiņa ar apkārtējo vidi, un masai vai matērijai nav šķēršļu šķērsot sistēmas robežas.
Darbs tiek veikts arī pie sistēmas. Daži atvērtu termodinamisko sistēmu piemēri:
-Vārīt ūdeni katlā bez vāka (karsts un tvaiks, kas ir svarīgi, izplūst gaisā)
-Turbīnas
-Kompresori
-Siltummaiņi
-Cilvēka ķermenis
Izolētas sistēmas
Izolēta sistēma ir tāda, kurā darbs netiek veikts sistēmā vai tās ietvaros. Siltums netiek noņemts vai pievienots no sistēmas.
Arī matērija tajā neieplūst vai neizplūst. Ļoti nedaudzas termodinamiskās sistēmas ir pilnībā izolētas. To piemēri:
-Ciets noslēgts tērauda cilindrs, kas satur šķidru slāpekli
-Neoprēna uzvalks
-Skābekļa baloni
-Viss fiziskais Visums
-Termoss (lai lietas paliktu aukstas vai karstas)
Atsauces
- Wu, C. (2002). Viedā datorizētā inženierijas termodinamika un ciklu analīze. Ņujorka: Nova Publishers.
- Nags, PK (2013). Inženiertehniskā termodinamika. New Delhi: McGraw-Hill izglītība.
- Han, F. (2017). Mūsdienu kurss universitātes fizikā: optika, termiskā fizika, mūsdienu fizika. Singapūra: Pasaules zinātnisko izdevniecību uzņēmums.
- Freiesleben Hansen, P. (2009). Būvmateriālu zinātne. Londona: Springer Science & Business Media.
- Raufs, BS (2012). Termodinamika, kas vienkārša enerģijas inženieriem. Gruzija: The Fermont Press.