30 Παραδείγματα ανοικτών, κλειστών και απομονωμένων συστημάτων

Ανοιχτό, κλειστό και απομονωμένο σύστημα

Ονομάζεται θερμοδυναμικό σύστημα ή σύστημα σε οποιοδήποτε σύνολο αντικειμένων που είναι βολικό να θεωρηθεί ως μονάδα και που μπορούν να ανταλλάξουν ενέργεια με το περιβάλλον.

Με αυτόν τον τρόπο, η μελέτη του πρωτοφανής που συμβαίνουν σε ένα θερμοδυναμικό σύστημα μπορούν να μειωθούν στην ανάλυση μιας σειράς περισσότερων ή λιγότερο απλών μεταβλητών.

Τηρώντας τον βαθμό απομόνωσης που παρουσιάζουν αυτά τα συστήματα σε σχέση με το περιβάλλον τους, είναι δυνατό να αναγνωριστούν τρεις διαφορετικοί τύποι:

Παραδείγματα ανοικτών συστημάτων

1. Το ανθρώπινο σώμα. Όντας ανάγκη ύλης για ενέργεια, το σώμα είναι ένα ανοιχτό σύστημα που απαιτεί της ανταλλαγής με το περιβάλλον οργανικών και ανόργανων εισροών και ενέργειας για αυτό λειτουργεί.
2. Μια κατσαρόλα με βραστό νερό. Η ενέργεια που εισάγεται στο σύστημα από τη φωτιά μετατρέπει το νερό σε αέριο, το οποίο απελευθερώνεται στο περιβάλλον.
3. Μια φωτιά. Για να διατηρηθεί η πυρκαγιά είναι απαραίτητο, για παράδειγμα, να παρέχεται στη φωτιά εύφλεκτο υλικό Κάρβουνο ή ξηρά κλαδιά. Χωρίς να το καταναλώσετε, η φωτιά θα σβήσει.
instagram story viewer
4. Ένας κινητήρας καύσης. Οι κινητήρες είναι πολύπλοκα συστήματα που παράγουν κίνηση από μια συνεχή παροχή καύσιμα: βενζίνη, ντίζελ κ.λπ.
5. Τα περισσότερα φυτά. ο φυτά Απαιτούν ύλη για τη διαβίωσή τους (με τη μορφή νερού και θρεπτικών συστατικών) και ενέργειας (ηλιακή) για τη διεξαγωγή ζωτικής φωτοσύνθεσης.
6. Κάδος κομποστοποίησης. Η διαδικασία του κοπρόχωμα που παράγει λίπασμα για λίπανση των καλλιεργειών λειτουργεί με βάση τη συνεχή εισαγωγή στο κομπόστ απόβλητα οργανικής ύλης: κελύφη, απορρίμματα τροφίμων κ.λπ. Χωρίς αυτά, οι διαδικασίες αποδόμησης του υλικού θα σταματούσαν και θα συνέβαινε και η παραγωγή λιπασματοποίησης.
7. Οι σάουνες. Για την παραγωγή του ατμού που περιέχεται στις σάουνες, το νερό (ύλη) και η ενέργεια (φωτιά) απαιτούνται για την παραγωγή υδρατμών και την αφήνει να συσσωρευτεί στο κλειστό δωμάτιο. Μετά από μια περίοδο, ο ατμός θα εξαφανιστεί και θα χρειαστεί μια νέα έγχυση εισόδων στο σύστημα.
8. Ένας πυρηνικός αντιδραστήρας. Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από τον αντιδραστήρα είναι το προϊόν της σχάσης του ουρανίου (ή άλλων στοιχείων) σε μια ατομική αντίδραση που επιτρέπει την παραγωγή πολύ χρήσιμης ενέργειας, αλλά και τοξικών αποβλήτων που πρέπει να πάνε κάπου στο περιβάλλον.

Παραδείγματα κλειστών συστημάτων

1. Ένα μπουκάλι κρύο νερό που εκτίθεται σε θερμοκρασία δωματίου. Καθώς το μπουκάλι είναι κλειστό, η μεταφορά της ύλης μεταξύ του συστήματος και του περιβάλλοντος είναι αδύνατη: κανένα υγρό δεν μπορεί να εισέλθει ή να εξέλθει. Ωστόσο, είναι δυνατή η ανταλλαγή ενέργειας: το νερό θα θερμανθεί σταδιακά.
2. Ένα θερμόμετρο. Δεδομένου ότι είναι ερμητικά σφραγισμένο, το περιεχόμενο ενός θερμομέτρου δεν αλλάζει ποτέ, αλλά αντιδρά σύμφωνα με το θερμοκρασία ότι αντιλαμβάνεται, δηλαδή είναι ευαίσθητο στην είσοδο της θερμότητας (ενέργεια).
3. Ήλιος. Εάν το θέμα που μετατρέπεται σε ενέργεια παραμεληθεί, ο ήλιος είναι ένα παράδειγμα κλειστού συστήματος, το οποίο δεν ανταλλάσσει ύλη με το περιβάλλον του, αλλά ανταλλάσσει ενέργεια (ηλιακή ακτινοβολία, ηλιακό φως, θερμότητα).
4. Πλανήτης Γη. Η Γη λειτουργεί χωρίς ανταλλαγή ύλης σε σχέση με το κενό που την περιβάλλει ή με τους άλλους πλανήτες και ουράνια αντικείμενα, αλλά δέχεται ηλιακή ενέργεια συνεχώς, χωρίς την οποία η ζωή θα ήταν απίθανη.
5. Ένα δοχείο με ζεστό φαγητό. Ερμητικά κλειστό, το δοχείο θα αποτρέψει την είσοδο της ύλης στο εσωτερικό ή την είσοδό του, αλλά θα εξακολουθεί να εκπέμπει τη θερμότητα του φαγητού.
6. Τηλεοράσεις Αυτά τα αντικείμενα λειτουργούν από την κατανάλωση ηλεκτρική ενέργεια, να εκπέμπουν φως διαφόρων τύπων και διαμορφώσεων, μαζί με ηχητικά κύματα, στο εξωτερικό περιβάλλον. Αλλά δεν απαιτούν ένεση ύλης, ούτε αλλάζει η μάζα μέσα της.
7. Χύτρες ταχύτητας. Δεν επιτρέπουν τη διαφυγή του αέρια παράγεται στο εσωτερικό για να δράσει στο φαγητό μαγειρεύοντας Για αυτόν τον λόγο, οι κουζίνες πίεσης λειτουργούν ως κλειστά συστήματα που αποτρέπουν τη διαφυγή της ύλης, αλλά όχι η ενέργεια που βγαίνει ως θερμότητα ή που είναι απαραίτητη για να αρχίσει το μαγείρεμα, επίσης προέρχεται από έξω.

Παραδείγματα απομονωμένων συστημάτων

1. Ένα χρηματοκιβώτιο. Τα περιεχόμενα στα χρηματοκιβώτια διαχωρίζονται από παχιά ερμητικά στρώματα μετάλλων από το περιβάλλον τους, απομονωμένα από την ύλη και ενέργειας, τουλάχιστον υπό κανονικές συνθήκες: εάν το ρίξουμε σε ένα ηφαίστειο, είναι σίγουρο ότι θα λιώσει και θα αποτεφρώσει περιεχόμενα.
2. Οι στολές. Η χρήση αυτών των στολών προστατεύει για μια χρονική περίοδο από την ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ του νερού και του σώματος και εμποδίζει τη διείσδυση αυτής της ύλης.
3. Θερμός. Για κάποιο χρονικό διάστημα, τα θερμό επιτυγχάνουν απομόνωση θερμότητας περιέχεται στο εσωτερικό του και αποτρέπει τη διαρροή και την είσοδο ενέργειας και ύλης.
4. Μια θερμική κοιλότητα. Τα κελάρια λειτουργούν με βάση την ακραία μείωση της εισόδου θερμότητας, διατηρώντας το περιεχόμενό τους κρύο για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα. Μόλις ξεπεραστεί αυτό το χρονικό εύρος, το περιεχόμενο θα αρχίσει να θερμαίνεται.
5. Igloos των Εσκιμώων. Είναι σχεδιασμένα με τέτοιο τρόπο ώστε καμία θερμότητα ή ύλη να μην εισέρχεται ή να εξέρχεται.
6. Ένας κύλινδρος αερίου. Περιέχεται υπό πίεση μέσα, το αέριο απομονώνεται από την ύλη και την ενέργεια γύρω από αυτό φυσιολογικές συνθήκες, καθώς είναι πιθανό η θέρμανση του κυλίνδρου να αναγκάσει το αέριο να διογκωθεί και να συμβεί μια τραγωδία.
7. Το σύμπαν. Το σύμπαν είναι ένα απομονωμένο σύστημα αφού τίποτα δεν εισέρχεται ή δεν το αφήνει, ούτε ύλη ούτε ενέργεια.
8. Κονσερβοποιημένα τρόφιμα. Υπό κανονικές συνθήκες, αυτά τα τρόφιμα απέχουν πολύ από οποιαδήποτε ανταλλαγή ύλης ή ενέργειας. Φυσικά, θα ήταν δυνατό να υποβληθεί το δοχείο σε θέρμανση ή ψύξη, και ακόμη και να το λιώσει σε θερμοκρασίες ακραία, αλλά ακόμη και για (σύντομες) στιγμές το φαγητό θα απομονωθεί εντελώς από τη ζέστη.
9. Ένας υπερβαρικός θάλαμος. Χρήσιμο για την απομόνωση δυτών με φυσαλίδες αζώτου στο αίμα τους από τις ατμοσφαιρικές συνθήκες, τους θαλάμους Το υπερβαρικό δεν επιτρέπει την ανταλλαγή ύλης ή ενέργειας, ή τουλάχιστον όχι σε σημαντικές ποσότητες και σημαντικός.