V termodynamice existuje několik typů systémů: izolované a neizolované. Kde se setkávají, ukazují, jak užitečné mohou být a jak se o ně starat. Jinak, pokud se ukáže, že tyto systémy jsou škodlivé pro lidskou práci, jak se jich zbavit.
Co je to?
Izolovaný systém je absolutně jakákoli akumulace atomů a molekul (věc, planeta, lidské tělo), která ukládá energii veškeré hmoty sama o sobě. Takový systém je zcela izolován od vnějšího světa, nazývá se také uzavřený.
Podstatou izolovaného systému je, že se vší touhou nebude sdílet teplo, nebude plýtvat energií, bude muset být z něj násilím odebráno. Můžete se například podívat na akvárium. Uvnitř probíhají procesy: ryby umírají, voda se zhoršuje, skořápky jsou zničeny. Akvárium se však nedotýká vnějšího prostředí.
Dalším příkladem izolovaného systému je železo - nebude utrácet energii samotnou, nebude sdílet látky. Tento jev je pozorován u cisternových motorů, sluneční soustavy - ve všem, co nesdílí energii s ostatními.
Uzavřenému izolovanému systému nelze přičíst auto - pohybuje se určitou rychlostí sám! Nezahrnují také konvice, rostliny, živé organismy - sdílejí látky s okolním světem. Živé organismy vylučují metabolické produkty, rostliny - kyslík, konvice - páru při vaření.
Zajímavý fakt: uzavřený se nazývá takový systém, kde součet produkovaných sil a práce je nulový a izolovaný - kde těla jednoduše působí odděleně od ostatních systémů. Kromě toho není izolovaný systém vždy uzavřen, ale uzavřený systém bude nutně izolován.
V pohybu - past
Existuje jedna námitka: nemohou se pohybovat sami, ale pokud je někdo pohne, pravidlo není porušeno. Pokud tedy vezmete izolovaný systém a pustíte ho z výšky, omylem ho pustíte, pustíte z padáku - nezáleží na tom, nepřestane být izolován. Pokud to ovšem samozřejmě nezrušíte - stejná láhev s vodou vyhozená z výšky uvolní veškerou vodu - sdílí látku s jinými systémy - to znamená, že systém již nebude uzavřen.
Pistole a střela se hodí k tomuto popisu - nefunguje bez prstu na spoušti, těžkého těla a Země - nic se nestane, pokud tělo nevtlačíte do půdy.
Musí být také zohledněno teplo
Izolovaný systém v termodynamice je makrobody, které nikdy nic nesdílejí: energie, hmota a teplo nepřekračují systém. Jako příklad - termosky. Udržuje stupeň nalití čaje do něj, nebude násilně sdílet nápoj bez zásahu člověka (otevřený a nalít ho sám) a nikde spotřebovává energii.
Navíc se izolovaný systém vždy snaží přijít do termodynamické rovnováhy a je zapotřebí někoho jiného, aby se dostal z tohoto stavu. To znamená, že pokud uvedete příklad stejného termosky, pak s dlouhým pobytem v prostředí bude čaj stále chladný. Proto potřebujeme osobu, která jej znovu zaplaví horkým čajem a systém bude opět termodynamicky izolován.
Proč je to nutné?
Koncept izolovaného systému zahrnuje mnoho mechanismů, systémů a ekosystémů. Člověk musí pochopit, jak jsou uspořádány, aby se o ně řádně postaral. Pokud se jedná o akvárium, pak předtím, než se do něj dostanete rukama a nohama a pokusíte se ho vyčistit, musíte nejprve zjistit, jak udělat vše, aby nedošlo k jeho rušení. Pokud se jedná o mechanismy nebo zařízení - jak je používat, aby jejich opravy nebylo bolestivé.
Současně, vezmeme-li ji v globálním měřítku, poušť je také izolovaným systémem: uvnitř ní se vyskytují určité mechanismy vitální činnosti, které ji nepřekračují. Lesy, stepi, sopky a atmosféra slouží jako relativně izolované ekosystémy. Lidé, nechápou, jak fungují, si někdy sami neuvědomují, jaký rozsah problémů způsobují.
Existuje ještě jedna „ale“. Izolovaný systém nikdy nebude existovat zcela odděleně od ostatních systémů. Ale tento koncept existuje. Je vhodný pro provádění výpočtů v matematice, termodynamice, chemii a fyzice. Veškerá energie a látka, kterou izolovaný systém emituje, je odebrána pro nulu a pracuje se s čísly, která jsou v tuto chvíli potřebná.
Izolujeme neizolační!
I otevřený systém se může izolovat, pokud je oplocen něčím z prostředí. Adiabatický systém funguje jako oddíl, který slouží jako shell pro otevřený systém, takže je uzavřen. Lze ji porovnat s fólií, která obepíná předmět ve snaze chránit jej před slunečním zářením.
Při pohledu v širším smyslu může atmosféra pro Zemi sloužit jako příklad - chrání planetu před kosmickým vlivem a slouží jako obal, který nám dává život.
U uzavřeného izolovaného systému existuje zákon zachování hybnosti: Součet pulzů v uzavřeném systému zůstává konstantní, jako by těla vzájemně nekomunikovala uvnitř systému. A to je správné: ačkoli síla impulsů se může měnit s časem, okolnostmi, příležitostmi, jejich součet zůstane stále konstantní.
