Isoliertes System in der Thermodynamik: Definition, Merkmale und Beispiele

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-02-12 05:36

In der Thermodynamik gibt es verschiedene Arten von Systemen: isolierte und nicht isolierte. Wo sie zu finden sind, wann sie angewendet werden, zeigt, wie nützlich sie sein können und wie man sie pflegt. Andernfalls, wenn sich solche Systeme als schädlich für die menschliche Arbeit herausstellen, wie kann man sie loswerden.

Was ist das?

Ein isoliertes System ist absolut jede Ansammlung von Atomen und Molekülen (ein Ding, ein Planet, ein menschlicher Körper), die die Energie aller Materie enthält. Ein solches System ist vollständig von der Außenwelt isoliert, man nennt es auch geschlossen.

Das Wesen eines isolierten Systems ist, dass es bei all seinem Verlangen keine Wärme teilt, keine Energie verschwendet, die Substanz ihm mit Gew alt entzogen werden muss. Sie können sich zum Beispiel das Aquarium ansehen. Darin finden Prozesse statt: Fische sterben, Wasser verdirbt, Muscheln kollabieren. Das Aquarium kommt jedoch nicht mit der Außenumgebung in Kontakt.

Ein weiteres Beispiel für ein isoliertes System ist ein Bügeleisen - es verbraucht selbst keine Energie, es teilt keine Substanzen. Ein solches Phänomen wird in Panzermotoren, dem Sonnensystem beobachtet - in allem, was keine Energie mit anderen teilt.

Zu geschlossenen isolierten SystemenSie können das Auto nicht nehmen - es bewegt sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit von selbst! Es schließt auch keine Teekannen, Pflanzen, lebende Organismen ein – sie teilen Substanzen mit der Außenwelt. Lebende Organismen geben Stoffwechselprodukte ab, Pflanzen - Sauerstoff, ein Kessel - Dampf beim Kochen.

Interessante Tatsache: Ein geschlossenes System wird als System bezeichnet, bei dem die Summe der erzeugten Kräfte und Arbeit gleich Null ist, und isoliert - bei dem die Körper einfach getrennt von anderen Systemen agieren. Gleichzeitig ist ein isoliertes System nicht immer geschlossen, aber ein geschlossenes System wird zwangsläufig isoliert sein.

Bewegung ist eine Falle

Es gibt eine Einschränkung: Sie können sich nicht selbst bewegen, aber wenn jemand sie bewegt, wird die Regel nicht verletzt. Wenn Sie also ein isoliertes System nehmen und es aus großer Höhe werfen, es versehentlich fallen lassen, es von einem Fallschirm fallen lassen - es spielt keine Rolle, es wird nicht aufhören, isoliert zu sein. Es sei denn natürlich, es wird während solcher Aktionen zerbrochen – dieselbe Wasserflasche, die aus der Höhe geworfen wird, wird das gesamte Wasser freisetzen – Materie mit anderen Systemen teilen – was bedeutet, dass das System nicht mehr geschlossen wird.

Diese Beschreibung passt auf eine Pistole und eine Kugel - geht nicht ohne Finger am Abzug, einen schweren Körper und die Erde - es passiert nichts, wenn man den Körper nicht auf den Boden drückt.

Hitze sollte auch berücksichtigt werden

Ein isoliertes System in der Thermodynamik ist ein Makrokörper, der überhaupt nichts teilt: Energie, Materie und Wärme gehen nicht über die Grenzen des Systems hinaus. Ein Beispiel ist eine Thermoskanne. Es hält den Grad des hineingegossenen Tees, ein Getränk ohne menschliches Eingreifen gew altsam (öffnen und einschenkenselbst) wird nicht teilen und verbraucht nirgendwo Energie.

Außerdem strebt ein isoliertes System immer danach, ein thermodynamisches Gleichgewicht zu erreichen, und jemand anderes wird benötigt, um es aus diesem Zustand herauszuholen. Das heißt, wenn wir ein Beispiel für dieselbe Thermoskanne geben, kühlt der Tee bei längerem Aufenth alt in der Umgebung immer noch ab. Daher wird eine Person benötigt, die es erneut mit heißem Tee füllt, und das System wird wieder thermodynamisch isoliert.

Warum wird es benötigt?

Das Konzept eines isolierten Systems umfasst viele Mechanismen, Systeme und Ökosysteme. Eine Person muss verstehen, wie sie angeordnet ist, um sich richtig um sie zu kümmern. Wenn dies ein Aquarium ist, müssen Sie, bevor Sie mit Armen und Beinen hineinklettern und versuchen, es zu reinigen, zuerst sehen, wie Sie alles tun, um es nicht zu stören. Wenn es sich um Mechanismen oder Ausrüstung handelt – wie man sie benutzt, damit es später nicht unerträglich schmerzhaft ist, sie zu reparieren.

Gleichzeitig ist die Wüste, wenn wir sie global betrachten, auch ein isoliertes System: Bestimmte Mechanismen lebenswichtiger Aktivität finden in ihr statt, die nicht darüber hinausgehen. Wälder, Steppen, Vulkane und die Atmosphäre dienen als relativ isolierte Ökosysteme. Menschen, die nicht verstehen, wie sie arbeiten, erkennen manchmal selbst nicht das Ausmaß der Probleme, die sie verursachen.

Da ist noch ein "aber". Ein isoliertes System wird niemals vollständig getrennt von anderen Systemen existieren. Aber dieses Konzept existiert. Es ist praktisch für Berechnungen in Mathematik, Thermodynamik, Chemie und Physik. Allesdie Energie und Materie, die ein isoliertes System emittiert, wird als Null angenommen und mit den Zahlen operiert, die im Moment benötigt werden.

Isoliere die Nicht-Isolierten

Auch ein offenes System kann isoliert werden, wenn es durch etwas von der Umgebung getrennt wird. Ein adiabatisches System fungiert als Trennwand, die als Hülle für ein offenes System dient und es geschlossen macht. Es kann mit Folie verglichen werden, die um einen Gegenstand gewickelt wird und versucht, ihn vor Sonnenstrahlen zu schützen.

Wenn man es im weiteren Sinne betrachtet, dann kann die Atmosphäre für die Erde als Beispiel dienen - sie schützt den Planeten vor kosmischen Einflüssen und dient als Hülle, die uns Leben schenkt.

Für ein abgeschlossenes isoliertes System gilt ein Impulserh altungssatz: Die Summe der Impulse in einem abgeschlossenen System bleibt konstant, egal wie die Körper innerhalb des Systems miteinander wechselwirken. Und das zu Recht: Obwohl sich die Stärke der Impulse mit der Zeit, den Umständen und den Gelegenheiten ändern kann, bleibt ihre Summe dennoch konstant.

Ein dicker Punkt am Ende…

Daher bietet sich folgende Schlussfolgerung an:

• Ein isoliertes System ist möglichst unabhängig von seiner Umgebung und produziert in sich selbst Energie, Arbeit und Materie. Es wird konstant bleiben, während es nach Gleichgewicht strebt.
• Ein geschlossenes isoliertes System wird auch nicht von Umweltbedingungen abhängen, wird nichts von sich unterscheiden, aber die Arbeit darin wird insgesamt gleich Null sein. Das heißt, das Gesetz der Impulserh altung wird seineher auf ein solches System als auf ein offenes erweitern.
• Ein isoliertes System in der Thermodynamik wird nicht von der Wärme der Umgebung abhängen. Bauherren versuchen diesen Zustand zu erreichen, wenn sie Häuser dämmen. Übrigens kann Schaum problemlos als adiabatische Hülle für ein Haus dienen und es so zu einem isolierten System machen.
• Ein isoliertes System existiert im Prinzip nicht: Alles interagiert mit etwas. Wenn Sie das Aquarium schließen, wird das Wasser sauerstoffarm und die Fische sterben. Sie bleiben trotzdem im Minus.

Die Wissenschaft braucht isolierte Systeme, um die Reinheit des Experiments zu haben - einige Größen können vernachlässigt werden. Aber im Leben - sie brauchen die richtige Pflege und Verwendung.