Sistema isolato in termodinamica: definizione, caratteristiche ed esempi

2024 Autore: Henry Conors | [email protected]. Ultima modifica: 2024-02-12 09:08

Ci sono diversi tipi di sistemi in termodinamica: isolati e non isolati. Dove si trovano, quando vengono applicati, mostra quanto possono essere utili e come prendersene cura. Altrimenti, se tali sistemi si rivelano dannosi per il lavoro umano, come eliminarli.

Cos'è questo?

Un sistema isolato è assolutamente qualsiasi accumulo di atomi e molecole (una cosa, un pianeta, un corpo umano) che trattiene l'energia di tutta la materia. Tale sistema è completamente isolato dal mondo esterno, è anche chiamato chiuso.

L'essenza di un sistema isolato è che, con tutto il suo desiderio, non condividerà calore, non disperderà energia, la sostanza dovrà essergli tolta con la forza. Ad esempio, puoi guardare l'acquario. Al suo interno avvengono processi: i pesci muoiono, l'acqua si deteriora, le conchiglie crollano. Ma l'acquario non entra in contatto con l'ambiente esterno.

Un altro esempio di un sistema isolato è un ferro: non spenderà energia da solo, non condividerà sostanze. Un tale fenomeno si osserva nei motori dei serbatoi, nel sistema solare - in tutto ciò che non condivide energia con gli altri.

A sistemi isolati chiusinon puoi prendere l'auto - si muove a una certa velocità da sola! Inoltre non include teiere, piante, organismi viventi: condividono sostanze con il mondo esterno. Gli organismi viventi emettono prodotti metabolici, piante - ossigeno, un bollitore - vapore durante l'ebollizione.

Fatto interessante: un sistema chiuso è chiamato un sistema in cui la somma delle forze e del lavoro prodotti è uguale a zero e isolato - dove i corpi agiscono semplicemente separatamente dagli altri sistemi. Allo stesso tempo, un sistema isolato non è sempre chiuso, ma un sistema chiuso sarà necessariamente isolato.

Il movimento è una trappola

C'è un avvertimento: non possono muoversi da soli, ma se qualcuno li sposta, la regola non viene violata. Quindi, se prendi un sistema isolato e lo lanci da un' altezza, lo fai cadere accidentalmente, lo fai cadere da un paracadute - non importa, non smetterà di essere isolato. A meno che, ovviamente, non si rompa durante tali azioni - la stessa bottiglia d'acqua lanciata dall' alto rilascerà tutta l'acqua - condividerà la materia con altri sistemi - il che significa che il sistema non sarà più chiuso.

Questa descrizione si adatta a una pistola e a un proiettile - non funziona senza un dito sul grilletto, un corpo pesante e la Terra - non succede nulla se non spingi il corpo a terra.

Anche il calore dovrebbe essere preso in considerazione

Un sistema isolato in termodinamica è un macrocorpo che non condivide mai nulla: energia, materia e calore non vanno oltre i limiti del sistema. Un esempio è un thermos. Mantiene il grado di tè versato al suo interno, una bevanda senza l'intervento umano forzato (apri e versase stesso) non condividerà e non spenderà energia da nessuna parte.

Inoltre, un sistema isolato cerca sempre di raggiungere l'equilibrio termodinamico, ed è necessario qualcun altro per farlo uscire da questo stato. Cioè, se diamo un esempio dello stesso thermos, con una lunga permanenza nell'ambiente, il tè si raffredderà comunque. Pertanto, è necessaria una persona che lo riempirà di nuovo di tè caldo e il sistema sarà nuovamente isolato termodinamicamente.

Perché è necessario?

Il concetto di sistema isolato copre molti meccanismi, sistemi ed ecosistemi. Una persona ha bisogno di capire come sono organizzati per prendersi cura di loro adeguatamente. Se questo è un acquario, quindi prima di arrampicarcisi con braccia e gambe, cercando di pulirlo, devi prima vedere come fare tutto per non disturbarlo. Se questi sono meccanismi o attrezzature, come usarli, in modo che in seguito non sia terribilmente doloroso ripararli.

Allo stesso tempo, se lo prendiamo su scala globale, il deserto è anche un sistema isolato: al suo interno si svolgono determinati meccanismi di attività vitale, che non lo superano. Le foreste, le steppe, i vulcani e l'atmosfera fungono da ecosistemi relativamente isolati. Le persone, non capendo come funzionano, a volte non si rendono conto della portata dei problemi che creano.

C'è un altro "ma". Un sistema isolato non esisterà mai completamente separato dagli altri sistemi. Ma questo concetto esiste. È conveniente per eseguire calcoli in matematica, termodinamica, chimica e fisica. Tuttil'energia e la materia che un sistema isolato emette sono prese come zero e operano con i numeri che sono necessari al momento.

Isola i non isolati

Anche un sistema aperto può essere isolato se qualcosa lo separa dall'ambiente. Un sistema adiabatico funge da partizione, che funge da guscio per un sistema aperto, rendendolo chiuso. Può essere paragonato a una pellicola avvolta attorno a un oggetto, che cerca di proteggerlo dai raggi del sole.

Se lo guardi in un senso più ampio, l'atmosfera per la Terra può servire da esempio: protegge il pianeta dall'influenza cosmica e funge da guscio che ci dà la vita.

C'è una legge di conservazione della quantità di moto per un sistema isolato chiuso: la somma degli impulsi in un sistema chiuso rimane costante, indipendentemente da come i corpi interagiscono tra loro all'interno del sistema. E giustamente: sebbene la forza degli impulsi possa cambiare con il tempo, le circostanze, le opportunità, la loro somma rimarrà comunque costante.

Un punto spesso alla fine…

Quindi, la conclusione si suggerisce come segue:

Un sistema isolato è il più indipendente possibile dal suo ambiente, producendo energia, lavoro e materia al suo interno. Rimarrà costante, cercando di raggiungere l'equilibrio.
Un sistema isolato chiuso inoltre non dipenderà dalle condizioni ambientali, non distinguerà nulla da se stesso, ma il lavoro al suo interno sarà pari a zero in totale. Cioè, sarà la legge di conservazione della quantità di motoestendere a un tale sistema piuttosto che a uno aperto.
Un sistema isolato in termodinamica non dipenderà dal calore dell'ambiente. I costruttori cercano di raggiungere questo stato quando isolano le case. A proposito, la schiuma può facilmente fungere da guscio adiabatico per una casa, rendendolo un sistema isolato.
In linea di principio non esiste un sistema isolato: tutto interagisce con qualcosa. Se chiudi l'acquario, l'acqua sarà povera di ossigeno e il pesce morirà. Rimangono comunque in rosso.

La scienza ha bisogno di sistemi isolati per avere la purezza dell'esperimento - alcune quantità possono essere trascurate. Ma nella vita, hanno bisogno di cure e usi adeguati.