12 PRZYKŁADY UKŁADÓW TERMODYNAMICZNYCH - NAUKA - 2025

Te systemy termodynamiczne są przedmiotem badania termodynamiki. System można zdefiniować jako pewną ilość materii lub obszar w przestrzeni, w którym uwaga jest skupiona na analizie problemu.

Z drugiej strony, termin termodynamika został ukuty przez brytyjskiego fizyka i matematyka Thomsona, który połączył greckie korzenie ciepła (Θέρμη: termo) i mocy lub siły (δύναμις: dynamis).

Termodynamika to dział fizyki odpowiedzialny za badanie ciepła i jego potencjału do wytwarzania energii oraz właściwości związanych z obydwoma aspektami.

Rodzaje układów termodynamicznych

Po pierwsze, niektóre z podstawowych pojęć związanych z systemami termodynamicznymi to środowisko, granice systemu i wszechświat.

Środowisko to wszystko zewnętrzne w stosunku do systemu, a jego ograniczeniem jest interfejs, który oddziela je od otoczenia. Wreszcie wszechświat jest połączeniem tych dwóch elementów.

System termodynamiczny może być dowolną ilością substancji, próbką lub maszyną, która jest oddzielona od otoczenia w ściśle określony sposób.

To oddzielenie może być rzeczywiste lub wyimaginowane. Należy również wziąć pod uwagę, że ani geometria, ani skład chemiczny, ani stan fizyczny układów termodynamicznych nie są z góry określone, dlatego każdy z nich może się zmienić.

Z drugiej strony istnieją trzy rodzaje układów termodynamicznych: zamknięte, otwarte i izolowane. W systemach zamkniętych energia może być przenoszona między systemem a otoczeniem, ale nie masa.

Jeśli oba można przenieść, jest to system otwarty. Z drugiej strony, jeśli nie ma rodzaju interakcji ze środowiskiem, system jest izolowany.

15 konkretnych przykładów układów termodynamicznych

Systemy zamknięte

W przypadku zamkniętych układów termodynamicznych materia nie przekracza granicy systemu. Jednak energia może go przekroczyć, ale w postaci ciepła lub pracy. Poniższe systemy ilustrują ten typ:

- Uszczelnione tłoki pneumatyczne

-Czynnik chłodniczy w układzie chłodniczym

-Kalorymetr

-Planeta Ziemia (pozyskuje energię ze Słońca, ale praktycznie nie wymienia materii z otoczeniem).

-Zbiornik ciśnieniowy (jeśli system jest całkowicie zamknięty, istnieje ryzyko wybuchu)

Systemy otwarte

W tego typu systemie zachodzi wymiana energii z otoczeniem i nie ma przeszkód, aby masa lub materia przekroczyły granice systemu.

Ponadto praca jest wykonywana w systemie lub przez system. Niektóre przykłady otwartych systemów termodynamicznych obejmują:

-Woda gotująca się w garnku bez pokrywki (ciepło i para, która jest istotna, uchodzą w powietrze)

-Turbines

-Kompresory

-Wymienniki ciepła

-Ciało ludzkie

Systemy izolowane

System izolowany to taki, w którym praca nie jest wykonywana w systemie lub przez system. Nie jest też usuwane ani dodawane ciepło z systemu.

Materia nie wpływa do niego ani nie wypływa. Bardzo niewiele systemów termodynamicznych jest całkowicie izolowanych. Oto przykłady:

-Sztywny uszczelniony stalowy cylinder zawierający ciekły azot

-Kombinezon z neoprenu

-Butle z tlenem

-Cały fizyczny wszechświat

-Termos (do utrzymywania zimna lub gorąca)

Bibliografia

1. Wu, C. (2002). Inteligentna inżynieria komputerowa, termodynamika i analiza cyklu. Nowy Jork: Nova Publishers.
2. Nag, PK (2013). Inżynieria termodynamiki. New Delhi: McGraw-Hill Education.
3. Han, F. (2017). Współczesny kurs fizyki uniwersyteckiej: optyka, fizyka termiczna, fizyka współczesna. Singapur: World Scientific Publishing Company.
4. Freiesleben Hansen, P. (2009). Nauka o materiałach konstrukcyjnych. Londyn: Springer Science & Business Media.
5. Rauf, BS (2012). Termodynamika prosta dla inżynierów energetyki. Georgia: The Fermont Press.