Termodinamikada izolyatsiyalangan tizim: ta'rifi, xususiyatlari va misollari

2024 Muallif: Henry Conors | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-02-12 14:20

Termodinamikada bir necha turdagi tizimlar mavjud: izolyatsiyalangan va izolyatsiyalanmagan. Ular qayerda topilgani, qachon qo'llanilishi ular qanchalik foydali bo'lishi mumkinligini va ularga qanday g'amxo'rlik qilishni ko'rsatadi. Aks holda, bunday tizimlar inson mehnati uchun zararli bo'lib chiqsa, ulardan qanday qutulish mumkin.

Bu nima?

Izolyatsiya qilingan tizim - bu barcha moddalarning energiyasini saqlaydigan atom va molekulalarning (narsa, sayyora, inson tanasi) to'planishi. Bunday tizim tashqi dunyodan butunlay ajratilgan, u yopiq deb ham ataladi.

Izolyatsiya qilingan tizimning mohiyati shundaki, u o'zining barcha xohish-istaklari bilan issiqlikni baham ko'rmaydi, energiyani isrof qilmaydi, moddani undan kuch bilan tortib olish kerak bo'ladi. Misol uchun, siz akvariumga qarashingiz mumkin. Uning ichida jarayonlar sodir bo'ladi: baliq o'ladi, suv yomonlashadi, qobiqlar qulab tushadi. Ammo akvarium tashqi muhit bilan aloqa qilmaydi.

Izolyatsiya qilingan tizimning yana bir misoli - bu temir - u o'zi energiya sarflamaydi, u moddalarni taqsimlamaydi. Bunday hodisa tank dvigatellarida, quyosh tizimida - energiyani boshqalar bilan baham ko'rmaydigan hamma narsada kuzatiladi.

Yopiq izolyatsiyalangan tizimlargasiz mashinani ololmaysiz - u o'z-o'zidan ma'lum tezlikda harakat qiladi! Shuningdek, u choynaklar, o'simliklar, tirik organizmlarni o'z ichiga olmaydi - ular tashqi dunyo bilan moddalarni almashadilar. Qaynatganda tirik organizmlar metabolik mahsulotlar, o'simliklar kislorod, choynak - bug' chiqaradi.

Qiziqarli fakt: yopiq tizim ishlab chiqarilgan kuchlar va ishlarning yig'indisi nolga teng bo'lgan va izolyatsiya qilingan tizim deb ataladi - bu erda jismlar boshqa tizimlardan alohida ishlaydi. Shu bilan birga, izolyatsiya qilingan tizim har doim ham yopiq emas, lekin yopiq tizim majburiy ravishda izolyatsiya qilinadi.

Harakat - bu tuzoq

Bitta ogohlantirish bor: ular o'zlari harakatlana olmaydilar, lekin kimdir ularni harakatga keltirsa, qoida buzilmaydi. Shunday qilib, agar siz izolyatsiyalangan tizimni olib, uni balandlikdan tashlasangiz, tasodifan uni tashlab qo'ysangiz, parashyutdan tashlasangiz - bu muhim emas, u izolyatsiya qilishni to'xtatmaydi. Albatta, bunday harakatlar paytida buzilmasa - balandlikdan tashlangan bir xil shisha suv barcha suvni tashqariga chiqaradi - moddani boshqa tizimlar bilan bo'lishing - bu tizim endi yopilmasligini anglatadi.

Bu tavsif toʻpponcha va oʻqga toʻgʻri keladi - tetikda barmoqsiz, ogʻir jism va Yersiz ishlamaydi - tanani yerga itarib yubormasangiz, hech narsa boʻlmaydi.

Issiqlikni ham hisobga olish kerak

Termodinamikada izolyatsiyalangan tizim - bu hech qachon umuman hech narsa bo'lmaydigan makrotana: energiya, materiya va issiqlik tizim chegarasidan tashqariga chiqmaydi. Masalan, termos. Unga quyilgan choy darajasini, ichimlikni inson aralashuvisiz zo'rlik bilan ushlab turadi (ochib quying.o'zi) baham ko'rmaydi va hech qayerda energiya sarflamaydi.

Bundan tashqari, izolyatsiya qilingan tizim har doim termodinamik muvozanatga erishishga intiladi va uni bu holatdan chiqarish uchun boshqa birov kerak. Ya'ni, agar biz bir xil termosga misol keltirsak, u holda atrof-muhitda uzoq vaqt qolish bilan choy hali ham soviydi. Shuning uchun uni yana issiq choy bilan to'ldiradigan odam kerak bo'ladi va tizim yana termodinamik izolyatsiyalanadi.

Bu nima uchun kerak?

Izolyatsiya qilingan tizim tushunchasi koʻplab mexanizmlar, tizimlar va ekotizimlarni qamrab oladi. Biror kishi ularga to'g'ri g'amxo'rlik qilish uchun ular qanday joylashtirilganligini tushunishi kerak. Agar bu akvarium bo'lsa, unda qo'llar va oyoqlar bilan unga chiqishdan oldin, uni tozalashga harakat qilishdan oldin, uni bezovta qilmaslik uchun hamma narsani qanday qilishni ko'rishingiz kerak. Agar bu mexanizmlar yoki jihozlar bo'lsa - ularni qanday ishlatish kerak, shunda keyin ularni ta'mirlash juda og'riqli bo'lmaydi.

Shu bilan birga, global miqyosda oladigan bo'lsak, cho'l ham alohida tizimdir: uning ichida hayotiy faoliyatning muayyan mexanizmlari sodir bo'ladi, ular undan tashqariga chiqmaydi. O'rmonlar, dashtlar, vulqonlar va atmosfera nisbatan izolyatsiya qilingan ekotizimlar bo'lib xizmat qiladi. Odamlar qanday ishlashini tushunmay, ba'zan o'zlari yaratgan muammolar ko'lamini anglamaydilar.

Yana bitta "lekin" bor. Izolyatsiya qilingan tizim hech qachon boshqa tizimlardan butunlay alohida mavjud bo'lmaydi. Ammo bu tushuncha mavjud. Bu matematika, termodinamika, kimyo va fizika bo'yicha hisob-kitoblarni amalga oshirish uchun qulay. HammasiIzolyatsiya qilingan tizim chiqaradigan energiya va materiya nol sifatida qabul qilinadi va ayni paytda zarur bo'lgan raqamlar bilan ishlaydi.

Izolyatsiya qilinmaganlarni ajrating

Agar biror narsa uni atrof-muhitdan ajratsa, hatto ochiq tizim ham izolyatsiya qilinishi mumkin. Adiabatik tizim bo'linish vazifasini bajaradi, u ochiq tizim uchun qobiq bo'lib xizmat qiladi va uni yopiq qiladi. Uni quyosh nurlaridan himoya qilishga urinayotgan narsaga o‘ralgan folga bilan solishtirish mumkin.

Agar siz kengroq ma'noda qarasangiz, unda Yer atmosferasi misol bo'la oladi - u sayyorani kosmik ta'sirdan himoya qiladi va bizga hayot baxsh etadigan qobiq bo'lib xizmat qiladi.

Yopiq izolyatsiyalangan sistema uchun impulsning saqlanish qonuni mavjud: Yopiq tizimdagi impulslar yig’indisi, jismlarning tizim ichida bir-biri bilan o’zaro ta’siridan qat’iy nazar, doimiy bo’lib qoladi. Va to'g'ri: impulslarning kuchi vaqt, sharoit, imkoniyatlar bilan o'zgarishi mumkin bo'lsa-da, ularning yig'indisi o'zgarmas bo'lib qoladi.

Oxirida qalin nuqta…

Shunday qilib, xulosa quyidagicha ko'rinadi:

• Izolyatsiya qilingan tizim atrof-muhitdan iloji boricha mustaqil bo'lib, o'zida energiya, ish va materiya ishlab chiqaradi. Muvozanatga intilayotganda u doimiy boʻlib qoladi.
• Yopiq izolyatsiyalangan tizim ham atrof-muhit sharoitlariga bog'liq bo'lmaydi, o'zidan hech narsani ajrata olmaydi, lekin undagi ish jami nolga teng bo'ladi. Ya'ni impulsning saqlanish qonuni bo'ladiOchiq tizimga emas, balki bunday tizimga amal qiling.
• Termodinamikada izolyatsiyalangan tizim atrof-muhitning issiqligiga bog'liq bo'lmaydi. Quruvchilar uylarni izolyatsiya qilishda ushbu holatga erishishga harakat qilishadi. Aytgancha, ko'pik osongina uy uchun adiabatik qobiq bo'lib xizmat qilishi mumkin, bu esa uni izolyatsiyalangan tizimga aylantiradi.
• Izolyatsiya qilingan tizim printsipial jihatdan mavjud emas: hamma narsa nimadir bilan o'zaro ta'sir qiladi. Agar siz akvariumni yopsangiz, suv kislorodda kambag'al bo'ladi va baliq o'ladi. Ular baribir qizil rangda qoladi.

Fanga eksperimentning sofligi uchun alohida tizimlar kerak - ba'zi miqdorlarni e'tiborsiz qoldirish mumkin. Ammo hayotda ular to'g'ri parvarish va foydalanishga muhtoj.