Mfumo uliotengwa katika thermodynamics: ufafanuzi, vipengele na mifano

2024 Mwandishi: Henry Conors | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-02-12 13:11

Kuna aina kadhaa za mifumo katika thermodynamics: pekee na isiyo ya pekee. Mahali ambapo zinapatikana, zinapotumiwa, huonyesha jinsi zinavyoweza kuwa na manufaa na jinsi ya kuzitunza. Vinginevyo, ikiwa mifumo kama hii itageuka kuwa hatari kwa kazi ya binadamu, jinsi ya kuiondoa.

Hii ni nini?

Mfumo uliotengwa ni mrundikano wowote wa atomi na molekuli (kitu, sayari, mwili wa mwanadamu) ambao huhifadhi nishati ya maada yote. Mfumo kama huo umetengwa kabisa na ulimwengu wa nje, pia huitwa kufungwa.

Kiini cha mfumo uliotengwa ni kwamba, pamoja na hamu yake yote, hautashiriki joto, haupotezi nishati, dutu hii itabidi iondolewe kutoka kwake kwa nguvu. Kwa mfano, unaweza kuangalia aquarium. Taratibu hufanyika ndani yake: samaki hufa, maji huharibika, makombora huanguka. Lakini aquarium haigusani na mazingira ya nje.

Mfano mwingine wa mfumo uliotengwa ni chuma - hautatumia nishati yenyewe, hautashiriki vitu. Jambo kama hilo huzingatiwa katika injini za tank, mfumo wa jua - katika kila kitu ambacho hakishiriki nishati na wengine.

Kwa mifumo iliyofungwa iliyotengwahuwezi kuchukua gari - inasonga kwa kasi fulani yenyewe! Pia haijumuishi teapots, mimea, viumbe hai - hushiriki vitu na ulimwengu wa nje. Viumbe hai hutoa bidhaa za kimetaboliki, mimea - oksijeni, kettle - mvuke wakati wa kuchemsha.

Ukweli wa kuvutia: mfumo funge unaitwa mfumo ambapo jumla ya nguvu zinazozalishwa na kazi ni sawa na sifuri, na kutengwa - ambapo miili hufanya kazi tofauti na mifumo mingine. Wakati huo huo, mfumo uliotengwa haufungiwi kila wakati, lakini mfumo uliofungwa lazima utengwe.

Harakati ni mtego

Kuna tahadhari moja: hawawezi kusonga peke yao, lakini ikiwa mtu atawahamisha, basi sheria haivunjwa. Kwa hivyo, ikiwa unachukua mfumo uliotengwa na kuitupa kutoka kwa urefu, kuiacha kwa bahati mbaya, kuiacha kutoka kwa parachute - haijalishi, haitaacha kutengwa. Isipokuwa, kwa kweli, itavunjwa wakati wa vitendo kama hivyo - chupa ile ile ya maji iliyotupwa kutoka kwa urefu itatoa maji yote nje - shiriki vitu na mifumo mingine - ambayo inamaanisha kuwa mfumo hautafungwa tena.

Maelezo haya yanalingana na bastola na risasi - haifanyi kazi bila kidole kwenye kifyatulia risasi, mwili mzito na Dunia - hakuna kinachotokea ikiwa hautasukuma mwili chini.

Joto pia linapaswa kuzingatiwa

Mfumo uliojitenga katika thermodynamics ni macrobody ambayo haishiriki chochote kamwe: nishati, maada na joto haziendi nje ya mipaka ya mfumo. Mfano ni thermos. Inaweka kiwango cha chai iliyomwagika ndani yake, kinywaji bila uingiliaji wa kibinadamu kwa nguvu (kufungua na kumwagayeye mwenyewe) hatashiriki, na hatumii nishati popote.

Aidha, mfumo uliotengwa kila wakati hujitahidi kufikia usawa wa halijoto, na mtu mwingine anahitajika ili kuuondoa katika hali hii. Hiyo ni, ikiwa tunatoa mfano wa thermos sawa, basi kwa kukaa kwa muda mrefu katika mazingira, chai bado itapungua. Kwa hivyo, inahitajika mtu ambaye ataijaza tena na chai ya moto, na mfumo utatengwa tena kwa hali ya joto.

Kwa nini inahitajika?

Dhana ya mfumo uliotengwa inajumuisha taratibu nyingi, mifumo na mifumo ikolojia. Mtu anahitaji ufahamu wa jinsi walivyopangwa ili kumtunza ipasavyo. Ikiwa hii ni aquarium, basi kabla ya kupanda ndani yake kwa mikono na miguu, akijaribu kuitakasa, lazima kwanza uone jinsi ya kufanya kila kitu ili usiisumbue. Ikiwa hizi ni mitambo au vifaa - jinsi ya kuzitumia, ili baadaye isiwe chungu sana kuzirekebisha.

Wakati huo huo, ikiwa tutaichukua kwa kiwango cha kimataifa, jangwa pia ni mfumo uliotengwa: mifumo fulani ya shughuli muhimu hufanyika ndani yake, ambayo haiendi zaidi yake. Misitu, nyika, volkeno, na angahewa hutumika kama mfumo wa ikolojia uliojitenga. Watu, kwa kutoelewa jinsi wanavyofanya kazi, wakati mwingine hawajitambui ukubwa wa matatizo wanayounda.

Kuna moja zaidi "lakini". Mfumo uliotengwa hautawahi kuwepo tofauti kabisa na mifumo mingine. Lakini dhana hii ipo. Ni rahisi kwa kufanya mahesabu katika hisabati, thermodynamics, kemia na fizikia. Wotenishati na jambo ambalo mfumo uliotengwa hutoa huchukuliwa kama sifuri na hufanya kazi kwa kutumia nambari zinazohitajika kwa sasa.

Tenga wasiotengwa

Hata mfumo wazi unaweza kutengwa ikiwa kitu kitautenganisha na mazingira. Mfumo wa adiabatic hufanya kama kizigeu, ambacho hutumika kama ganda la mfumo wazi, na kuifanya kufungwa. Inaweza kulinganishwa na karatasi iliyozungushiwa kitu, ikijaribu kukilinda dhidi ya miale ya jua.

Ukiitazama kwa maana pana, basi angahewa ya Dunia inaweza kuwa mfano - inalinda sayari dhidi ya ushawishi wa ulimwengu na hutumika kama ganda linalotupa uhai.

Kuna sheria ya uhifadhi wa kasi kwa mfumo uliotengwa uliofungwa: Jumla ya msukumo katika mfumo funge hubaki bila kubadilika, haijalishi jinsi miili inavyoingiliana ndani ya mfumo. Na ni sawa: ingawa nguvu ya misukumo inaweza kubadilika kulingana na wakati, hali, fursa, jumla yao bado itabaki thabiti.

Kitone nene mwishoni…

Kwa hivyo, hitimisho linajipendekeza kama ifuatavyo:

• Mfumo uliotengwa hautegemei mazingira yake iwezekanavyo, huzalisha nishati, kazi na maada ndani yake. Itaendelea kuwa thabiti, huku ikijitahidi kupata usawa.
• Mfumo uliofungwa uliotengwa pia hautategemea hali ya mazingira, hautatofautisha chochote kutoka yenyewe, lakini kazi ndani yake itakuwa sawa na sifuri kwa jumla. Hiyo ni, sheria ya uhifadhi wa kasi itakuwakupanua kwa mfumo kama huo badala ya ule ulio wazi.
• Mfumo uliotengwa katika thermodynamics hautategemea joto la mazingira. Wajenzi wanajaribu kufikia hali hii wakati wanaweka nyumba. Kwa njia, povu inaweza kutumika kwa urahisi kama ganda la adiabatic kwa nyumba, na kuifanya kuwa mfumo wa maboksi.
• Mfumo uliotengwa haupo kimsingi: kila kitu huingiliana na kitu. Ikiwa utafunga aquarium, maji yatakuwa maskini katika oksijeni, na samaki watakufa. Zinasalia kwenye nyekundu hata hivyo.

Sayansi inahitaji mifumo iliyotengwa ili kuwa na usafi wa majaribio - baadhi ya idadi inaweza kupuuzwa. Lakini maishani - wanahitaji utunzaji na matumizi sahihi.