12 ESIMERKKEJÄ TERMODYNAAMISISTA JÄRJESTELMISTÄ - TIEDE - 2025

Systeemi ovat tutkimuskohde termodynamiikan. Järjestelmä voidaan määritellä tiettyyn määrään ainetta tai alueeksi avaruudessa, jossa huomio kohdistetaan ongelman analysointiin.

Toisaalta termodynaamisen termin kehitti brittiläinen fysiikka ja matemaatikko Thomson, joka yhdisti kreikkalaiset juuret lämmön (Θέρμη: lämpö) ja voiman tai voiman (δύναμις: dynamis) yhdistämiseksi.

Termodynamiikka on fysiikan haara, joka vastaa lämmön ja sen potentiaalin tuottaa energiaa sekä molempiin näkökohtiin liittyvistä ominaisuuksista.

Termodynaamisten järjestelmien tyypit

Ensinnäkin jotkut termodynaamisiin järjestelmiin liittyvistä peruskäsitteistä ovat ympäristö, järjestelmän raja ja universumi.

Ympäristö on kaikkea järjestelmän ulkopuolista, ja sen raja on rajapinta, joka erottaa sen ympäristöstä. Lopuksi, maailmankaikkeus on näiden kahden elementin yhdistelmä.

Termodynaaminen järjestelmä voi olla mikä tahansa määrä ainetta, näytettä tai konetta, joka on erotettu ympäristöstään määritellyllä tavalla.

Tämä erottelu voi olla todellinen tai kuviteltu. On myös otettava huomioon, että termodynaamisten järjestelmien geometriaa, kemiallista koostumusta tai fysikaalista tilaa ei ole ennalta määrätty, joten mikä tahansa niistä voi muuttua.

Toisaalta termodynaamisia järjestelmiä on kolme tyyppiä: suljettu, avoin ja eristetty. Suljetuissa järjestelmissä energiaa voidaan siirtää järjestelmän ja sen ympäristön välillä, mutta ei massaa.

Jos molemmat voidaan siirtää, se on avoin järjestelmä. Toisaalta, jos ei ole minkäänlaista vuorovaikutusta ympäristön kanssa, järjestelmä eristetään.

15 konkreettista esimerkkiä termodynaamisista järjestelmistä

Suljetut järjestelmät

Suljetuissa termodynaamisissa järjestelmissä aine ei ylitä järjestelmän rajaa. Energia voi kuitenkin ylittää sen, mutta lämmön tai työn muodossa. Seuraavat järjestelmät kuvaavat tätä tyyppiä:

-Merastetut pneumaattiset männät

- Jäähdytysneste jäähdytysjärjestelmässä

-Calorimeter

-Maaplanetaatti (se saa energiaa Auringosta, mutta ei käytännössä vaihda ainetta ulkopuolen kanssa).

-Paineastia (jos järjestelmä on täysin suljettu, on räjähdysvaara)

Avoimet järjestelmät

Tämän tyyppisessä järjestelmässä tapahtuu energianvaihto ympäristön kanssa, eikä massalla tai aineella ole esteitä ylittää järjestelmän rajat.

Työtä tehdään myös järjestelmällä tai sen avulla. Joitakin esimerkkejä avoimista termodynaamisista järjestelmistä ovat:

-Kiehuvan veden keittäminen kattilassa ilman kannetta (lämpö ja höyry, mikä on tärkeää, pakenevat ilmaan)

-Turbines

-Compressors

-Lämmönvaihtimet

-Ihmisruumis

Eristetyt järjestelmät

Eristetty järjestelmä on järjestelmä, jossa työtä ei tehdä järjestelmässä tai järjestelmän kautta. Lämpöä ei myöskään poisteta tai lisätä järjestelmästä.

Aine ei myöskään virtaa siihen tai siitä ulos. Hyvin harvat termodynaamiset järjestelmät ovat täysin eristettyjä. Esimerkkejä tästä ovat:

- Jäykkä suljettu terässylinteri, joka sisältää nestemäistä typpeä

- Neopreenipuku

-Hapasylinterit

- Koko fyysinen maailmankaikkeus

-Termos (pitää asiat kylminä tai kuumina)

Viitteet

1. Wu, C. (2002). Älykäs tietokonepohjainen termodynamiikka ja syklianalyysi. New York: Nova Publishers.
2. Nag, PK (2013). Tekninen termodynamiikka. Uusi Delhi: McGraw-Hill-koulutus.
3. Han, F. (2017). Nykyaikainen yliopistofysiikan kurssi: optiikka, lämpöfysiikka, moderni fysiikka. Singapore: Maailman tieteellinen kustantamo.
4. Freiesleben Hansen, P. (2009). Rakennusaineiden tiede. Lontoo: Springer Science & Business Media.
5. Rauf, BS (2012). Termodynamiikka on tehty yksinkertaiseksi energiainsinööreille. Georgia: The Fermont Press.