ระบบแยกในอุณหพลศาสตร์: ความหมาย คุณลักษณะ และตัวอย่าง

2024 ผู้เขียน: Henry Conors | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-02-12 13:41

เทอร์โมไดนามิกส์มีหลายประเภท: แบบแยกและไม่แยก พบได้ที่ไหน เมื่อใด นำไปใช้ แสดงว่ามีประโยชน์อย่างไรและจะดูแลอย่างไร มิฉะนั้น หากระบบดังกล่าวเป็นอันตรายต่องานมนุษย์ จะกำจัดมันอย่างไร

นี่คืออะไร

ระบบที่แยกออกมาคือการสะสมของอะตอมและโมเลกุล (สิ่งของ ดาวเคราะห์ ร่างกายมนุษย์) ที่คงพลังงานของสสารทั้งหมดไว้ ระบบดังกล่าวถูกแยกออกจากโลกภายนอกโดยสิ้นเชิง เรียกอีกอย่างว่าปิด

แก่นแท้ของระบบที่แยกออกมาคือ มันจะไม่แบ่งปันความร้อน ไม่เปลืองพลังงาน สารจะต้องถูกดึงออกจากมันด้วยกำลัง ตัวอย่างเช่น คุณสามารถชมพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำ กระบวนการเกิดขึ้นภายใน: ปลาตาย น้ำเสื่อมสภาพ เปลือกหอยยุบ แต่ตู้ปลาไม่สัมผัสกับสิ่งแวดล้อมภายนอก

อีกตัวอย่างหนึ่งของระบบที่แยกได้คือเหล็ก - มันจะไม่ใช้พลังงานเอง จะไม่ใช้สารร่วมกัน ปรากฏการณ์ดังกล่าวพบได้ในเครื่องยนต์แท็งค์ ระบบสุริยะ - ในทุก ๆ อย่างที่ไม่แบ่งปันพลังงานกับผู้อื่น

ระบบปิดแยกคุณไม่สามารถขึ้นรถได้ - มันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แน่นอน! นอกจากนี้ยังไม่รวมกาน้ำชา พืช สิ่งมีชีวิต - พวกเขาแบ่งปันสารกับโลกภายนอก สิ่งมีชีวิตปล่อยผลิตภัณฑ์เผาผลาญ พืช - ออกซิเจน กาต้มน้ำ - ไอน้ำเมื่อเดือด

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ: ระบบปิดเรียกว่าระบบที่ผลรวมของแรงที่ผลิตและงานมีค่าเท่ากับศูนย์ และถูกแยกออก - โดยที่ตัววัตถุจะทำหน้าที่แยกจากระบบอื่นๆ ในเวลาเดียวกัน ระบบที่แยกออกมาไม่ได้ถูกปิดเสมอไป แต่ระบบที่ปิดก็จำเป็นต้องถูกแยกออก

การเคลื่อนไหวคือกับดัก

มีข้อแม้อยู่อย่างหนึ่ง: พวกเขาไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยตัวเอง แต่ถ้ามีคนย้ายพวกเขา กฎจะไม่ถูกละเมิด ดังนั้น หากคุณใช้ระบบที่แยกออกมาแล้วโยนมันจากที่สูง บังเอิญปล่อยมัน ปล่อยมันจากร่มชูชีพ - ไม่สำคัญหรอก มันจะไม่หยุดที่จะโดดเดี่ยว ยกเว้นกรณีที่แตกแน่นอน - น้ำขวดเดียวกันที่โยนจากที่สูงจะปล่อยน้ำทั้งหมดออก - แชร์เรื่องกับระบบอื่น - ซึ่งหมายความว่าระบบจะไม่ปิดอีกต่อไป

คำอธิบายนี้เหมาะกับปืนพกและกระสุน - ใช้งานไม่ได้หากไม่มีนิ้วกด วัตถุหนักและพื้นโลก - ไม่มีอะไรเกิดขึ้นถ้าคุณไม่กดร่างกายลงไปที่พื้น

ควรคำนึงถึงความร้อนด้วย

ระบบที่แยกออกมาในอุณหพลศาสตร์คือมาโครบอดี้ที่ไม่เคยแบ่งปันอะไรเลย: พลังงาน สสาร และความร้อนไม่ได้เกินขีดจำกัดของระบบ ตัวอย่างคือกระติกน้ำร้อน มันเก็บระดับของชาที่เทลงไป เป็นเครื่องดื่มโดยปราศจากการแทรกแซงของมนุษย์ (เปิดและเทเอง) จะไม่แบ่งปันและไม่เสียแรงไปไหน

ยิ่งกว่านั้น ระบบที่โดดเดี่ยวมักจะพยายามไปถึงสมดุลทางอุณหพลศาสตร์เสมอ และจำเป็นต้องมีคนอื่นเพื่อนำมันออกจากสถานะนี้ นั่นคือถ้าเรายกตัวอย่างกระติกน้ำร้อนแบบเดียวกัน เมื่ออยู่ในสิ่งแวดล้อมนาน ชาก็จะยังเย็นลง ดังนั้นจำเป็นต้องมีคนที่จะเติมชาร้อนอีกครั้งและระบบจะถูกแยกออกทางอุณหพลศาสตร์อีกครั้ง

ทำไมต้องใช้

แนวคิดของระบบที่แยกออกมาครอบคลุมกลไก ระบบ และระบบนิเวศมากมาย บุคคลต้องการความเข้าใจในวิธีการจัดวางเพื่อดูแลพวกเขาอย่างเหมาะสม หากนี่คือพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำก่อนที่จะปีนขึ้นไปด้วยแขนและขาพยายามทำความสะอาดคุณต้องดูวิธีการทำทุกอย่างเพื่อไม่ให้รบกวน หากสิ่งเหล่านี้เป็นกลไกหรืออุปกรณ์ - วิธีใช้งาน เพื่อที่ในภายหลังจะไม่เจ็บปวดอย่างมากที่จะซ่อมแซมมัน

ในขณะเดียวกัน หากเรามองในระดับโลก ทะเลทรายก็เป็นระบบที่แยกจากกัน: กลไกบางอย่างของกิจกรรมสำคัญเกิดขึ้นภายในนั้น ซึ่งไม่ได้ไปไกลกว่านั้น ป่าไม้ สเตปป์ ภูเขาไฟ และชั้นบรรยากาศเป็นระบบนิเวศที่ค่อนข้างโดดเดี่ยว ผู้คนไม่เข้าใจวิธีการทำงาน บางครั้งก็ไม่รู้ตัวถึงปัญหาที่พวกเขาสร้าง

มี "แต่" อีกอันหนึ่ง ระบบที่แยกออกมาจะไม่มีวันแยกออกจากระบบอื่นโดยสิ้นเชิง แต่แนวคิดนี้มีอยู่ สะดวกสำหรับการคำนวณทางคณิตศาสตร์ อุณหพลศาสตร์ เคมี และฟิสิกส์ ทั้งหมดพลังงานและสสารที่ระบบแยกออกมาจะถูกนำมาเป็นศูนย์และดำเนินการกับตัวเลขที่จำเป็นในขณะนั้น

แยกตัวไม่แยก

แม้แต่ระบบเปิดก็แยกออกมาได้ถ้ามีบางอย่างแยกมันออกจากสิ่งแวดล้อม ระบบอะเดียแบติกทำหน้าที่เป็นพาร์ติชั่น ซึ่งทำหน้าที่เป็นเชลล์สำหรับระบบเปิด ทำให้ปิดได้ เปรียบได้กับกระดาษฟอยล์ที่พันรอบวัตถุเพื่อพยายามปกป้องจากแสงแดด

ถ้าคุณมองมันในมุมกว้าง บรรยากาศของโลกก็เป็นตัวอย่างได้ - มันปกป้องโลกจากอิทธิพลของจักรวาลและทำหน้าที่เป็นเปลือกที่ทำให้เรามีชีวิต

มีกฎว่าด้วยการอนุรักษ์โมเมนตัมสำหรับระบบแยกแบบปิด: ผลรวมของแรงกระตุ้นในระบบปิดจะคงที่ ไม่ว่าร่างกายจะมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันภายในระบบอย่างไร และใช่แล้ว แม้ว่าแรงกระตุ้นจะเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา สถานการณ์ และโอกาส แต่ผลรวมของแรงกระตุ้นจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

จุดหนาที่ท้าย…

ดังนั้น บทสรุปแนะนำตัวเองดังนี้:

• ระบบที่แยกออกมาเป็นอิสระต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ทำให้เกิดพลังงาน งาน และสสารภายในตัวมันเอง มันจะคงที่ในขณะที่พยายามรักษาสมดุล
• ระบบแยกปิดจะไม่ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม จะไม่แยกแยะสิ่งใดออกจากตัวมันเอง แต่งานในนั้นจะเท่ากับศูนย์โดยรวม นั่นคือกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมจะเป็นขยายไปยังระบบดังกล่าวมากกว่าระบบเปิด
• ระบบแยกในอุณหพลศาสตร์จะไม่ขึ้นอยู่กับความร้อนของสิ่งแวดล้อม ผู้สร้างพยายามที่จะบรรลุสถานะนี้เมื่อพวกเขาป้องกันบ้านเรือน อีกอย่าง โฟมสามารถใช้เป็นเปลือกอะเดียแบติกสำหรับบ้านได้อย่างง่ายดาย ทำให้เป็นระบบฉนวน
• หลักการไม่มีระบบที่แยกออกมา: ทุกอย่างมีปฏิสัมพันธ์กับบางสิ่ง หากคุณปิดตู้ปลา น้ำจะขาดออกซิเจน และปลาจะตาย พวกเขายังคงเป็นสีแดงอยู่ดี

วิทยาศาสตร์ต้องการระบบที่แยกได้เพื่อให้การทดลองมีความบริสุทธิ์ - ปริมาณบางอย่างอาจถูกละเลย แต่ในชีวิตพวกเขาต้องการการดูแลและใช้งานอย่างเหมาะสม