12 Przykłady układów termodynamicznych

The układy termodynamiczne są przedmiotem badań termodynamiki. System można zdefiniować jako pewną ilość materii lub regionu w przestrzeni, w której uwaga skupiona jest na analizie problemu.

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

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

Rodzaje układów termodynamicznych

W pierwszej kolejności niektóre podstawowe pojęcia związane z systemami termodynamicznymi to środowisko, granica systemu i wszechświat.

Środowisko jest wszystkim zewnętrznym względem systemu, a jego ograniczeniem jest interfejs, który oddziela go od środowiska. Wreszcie, wszechświat jest połączeniem tych dwóch elementów.

System termodynamiczny może być dowolną ilością substancji, próbki lub maszyny, która oddziela się od środowiska w dobrze określony sposób.

To rozdzielenie może być prawdziwe 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 typy systemów termodynamicznych: zamknięte, otwarte i izolowane. W systemach zamkniętych energia może być przenoszona między systemem a jego otoczeniem, ale nie przez masę.

Jeśli oba mogą zostać przeniesione, to jest to system otwarty. Z drugiej strony, jeśli nie ma interakcji ze środowiskiem, system jest izolowany.

15 konkretnych przykładów systemów termodynamicznych

Systemy zamknięte

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

-Uszczelnione tłoki pneumatyczne

-Czynnik chłodniczy w systemie chłodniczym

-Kalorymetr

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

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

Systemy otwarte

W tego typu systemach następuje wymiana energii z otoczeniem i nie ma przeszkód, aby masa lub materia przekraczały granice systemu.

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

-Wrząca woda w garnku bez pokrywy (ciepło i para, która jest materią, ucieczka w powietrze)

-Turbiny

-Sprężarki

-Wymienniki ciepła

-Ludzkie ciało

Izolowane systemy

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

Ponadto materia nie płynie do niej ani z niej nie wypływa. Bardzo niewiele systemów termodynamicznych jest całkowicie odizolowanych. Oto przykłady:

-Sztywny uszczelniony stalowy cylinder zawierający ciekły azot

-Kombinezon z neoprenu

-Butle z tlenem

-Cały wszechświat fizyczny

-Termos (aby utrzymać zimne lub gorące rzeczy)

Referencje

1. Wu, C. (2002). Inteligentna komputerowa termodynamika inżynierska i analiza cyklu. Nowy Jork: wydawcy Nova.
2. Nag, P. K. (2013). Termodynamika inżynierska. New Delhi: McGraw-Hill Education.
3. Han, F. (2017). Nowoczesny kurs fizyki uniwersyteckiej: optyka, fizyka cieplna, fizyka współczesna. Singapur: World Scientific Publishing Company.
4. Freiesleben Hansen, P. (2009). Nauka o materiałach budowlanych. Londyn: Springer Science & Business Media.
5. Rauf, B. S. (2012). Prosta termodynamika dla inżynierów energetycznych. Georgia: The Fermont Press.