Termodinamikada təcrid olunmuş sistem: tərif, xüsusiyyətlər və nümunələr

2024 Müəllif: Henry Conors | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-02-12 03:48

Termodinamikada bir neçə növ sistem var: təcrid olunmuş və təcrid olunmamış. Onların harada tapılması, nə vaxt tətbiq edilməsi onların nə qədər faydalı ola biləcəyini və onlara necə qulluq etməyi göstərir. Əks halda, belə sistemlərin insan işinə zərərli olduğu ortaya çıxarsa, onlardan necə qurtulmaq olar.

Bu nədir?

Təcrid olunmuş sistem, bütün maddələrin enerjisini özündə saxlayan tamamilə atom və molekulların (bir şey, planet, insan bədəni) yığılmasıdır. Belə bir sistem xarici aləmdən tamamilə təcrid olunur, buna qapalı da deyilir.

Təcrid olunmuş sistemin mahiyyəti ondan ibarətdir ki, o, bütün istəyi ilə istiliyi bölüşməyəcək, enerjini israf etməyəcək, maddəni ondan güclə götürmək lazım gələcək. Məsələn, akvariuma baxa bilərsiniz. Onun daxilində proseslər gedir: balıq ölür, su xarab olur, qabıqlar dağılır. Lakin akvarium xarici mühitlə təmasda deyil.

Təcrid olunmuş sistemin başqa bir nümunəsi dəmirdir - o, özü enerji sərf etməyəcək, maddələr paylaşmayacaq. Belə bir fenomen tank mühərriklərində, günəş sistemində - başqaları ilə enerji paylaşmayan hər şeydə müşahidə olunur.

Qapalı təcrid olunmuş sistemlərəmaşını götürə bilməzsən - özü müəyyən sürətlə hərəkət edir! Buraya çaydanlar, bitkilər, canlı orqanizmlər də daxil deyil - onlar xarici dünya ilə maddələr paylaşırlar. Canlı orqanizmlər qaynayan zaman metabolik məhsullar, bitkilər - oksigen, çaydan - buxar buraxır.

Maraqlı fakt: qapalı sistem istehsal qüvvələrin və işin cəminin sıfıra bərabər olduğu və təcrid olunmuş sistem adlanır - burada cisimlər sadəcə olaraq digər sistemlərdən ayrı fəaliyyət göstərir. Eyni zamanda, təcrid olunmuş sistem həmişə qapalı olmur, lakin qapalı sistem mütləq təcrid olunacaq.

Hərəkət tələdir

Bir xəbərdarlıq var: onlar özləri hərəkət edə bilməzlər, amma kimsə onları hərəkət etdirsə, qayda pozulmur. Beləliklə, təcrid olunmuş bir sistem götürsəniz və hündürlükdən atırsanız, təsadüfən yerə yıxırsınızsa, paraşütdən düşürsünüzsə - fərqi yoxdur, təcrid olunmaqdan əl çəkməyəcək. Təbii ki, bu cür hərəkətlər zamanı qırılmadıqca - hündürlükdən atılan eyni şüşə su bütün suyu çölə atacaq - maddəni digər sistemlərlə paylaşacaq - bu o deməkdir ki, sistem artıq bağlanmayacaq.

Bu təsvir tapança və gülləyə uyğundur - tətiyə barmaqsız, ağır bədənə və Yerə toxunmadan işləmir - bədəni yerə itələməsəniz heç nə baş vermir.

İstilik də nəzərə alınmalıdır

Termodinamikada təcrid olunmuş sistem heç vaxt heç nəyi paylaşmayan makrocisimdir: enerji, maddə və istilik sistemin hüdudlarından kənara çıxmır. Məsələn, termos. İçinə tökülən çayın dərəcəsini saxlayır, insan müdaxiləsi olmadan içkini zorla (açıb tökür.özü) paylaşmayacaq və heç bir yerə enerji sərf etmir.

Üstəlik, təcrid olunmuş sistem həmişə termodinamik tarazlığa çatmağa çalışır və onu bu vəziyyətdən çıxarmaq üçün başqasına ehtiyac var. Yəni, eyni termosdan bir nümunə versək, o zaman ətraf mühitdə uzun müddət qalma ilə çay hələ də soyuyacaq. Buna görə də, onu yenidən isti çayla dolduracaq bir insan lazımdır və sistem yenidən termodinamik olaraq təcrid olunacaq.

Niyə lazımdır?

Təcrid olunmuş sistem anlayışı bir çox mexanizmləri, sistemi və ekosistemi əhatə edir. Bir insana düzgün qulluq etmək üçün onların necə qurulduğunu başa düşmək lazımdır. Bu bir akvariumdursa, o zaman qolları və ayaqları ilə içəri girmədən, onu təmizləməyə çalışmadan əvvəl onu narahat etməmək üçün hər şeyi necə edəcəyinizi görməlisiniz. Əgər bunlar mexanizmlər və ya avadanlıqlardırsa - onlardan necə istifadə etməli ki, sonradan onları təmir etmək dözülməz dərəcədə ağrılı olmasın.

Eyni zamanda, qlobal miqyasda götürsək, səhra həm də təcrid olunmuş sistemdir: onun daxilində müəyyən həyati fəaliyyət mexanizmləri baş verir ki, bunlar da ondan kənara çıxmır. Meşələr, çöllər, vulkanlar və atmosfer nisbətən təcrid olunmuş ekosistemlər kimi xidmət edir. Necə işlədiklərini başa düşməyən insanlar bəzən yaratdıqları bəlaların miqyasını dərk etmirlər.

Daha bir "amma" var. Təcrid olunmuş bir sistem heç vaxt digər sistemlərdən tamamilə ayrı mövcud olmayacaqdır. Ancaq bu konsepsiya mövcuddur. Riyaziyyat, termodinamika, kimya və fizika üzrə hesablamalar aparmaq üçün əlverişlidir. Hamısıtəcrid olunmuş sistemin yaydığı enerji və maddə sıfır kimi qəbul edilir və hazırda lazım olan ədədlərlə işləyir.

Təcrid olunmayanları təcrid edin

Hətta açıq sistem də onu ətraf mühitdən bir şey ayırarsa, təcrid oluna bilər. Adiabatik sistem arakəsmə kimi çıxış edir, açıq sistem üçün qabıq rolunu oynayır və onu qapalı edir. Onu günəş şüalarından qorumağa çalışan obyektin ətrafına bükülmüş folqa ilə müqayisə etmək olar.

Əgər daha geniş mənada baxsanız, o zaman Yer üçün atmosfer nümunə ola bilər - o, planeti kosmik təsirdən qoruyur və bizə həyat verən bir qabıq kimi xidmət edir.

Qapalı təcrid olunmuş sistem üçün impulsun saxlanması qanunu var: Sistem daxilində cisimlərin bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqəsindən asılı olmayaraq, qapalı sistemdə impulsların cəmi sabit qalır. Və haqlı olaraq: impulsların gücü zamana, şəraitə, imkanlara görə dəyişə bilsə də, onların cəmi sabit qalacaq.

Sonunda qalın nöqtə…

Beləliklə, nəticə özünü belə təklif edir:

• Təcrid olunmuş sistem ətraf mühitdən mümkün qədər müstəqildir, öz daxilində enerji, iş və maddə istehsal edir. Balans əldə etməyə çalışarkən sabit qalacaq.
• Qapalı təcrid olunmuş sistem həm də ətraf mühit şəraitindən asılı olmayacaq, özündən heç nəyi fərqləndirməyəcək, lakin onun içindəki iş ümumilikdə sıfıra bərabər olacaq. Yəni impulsun saxlanması qanunu olacaqaçıq sistemə deyil, belə bir sistemə keçin.
• Termodinamikada təcrid olunmuş sistem ətraf mühitin istiliyindən asılı olmayacaq. İnşaatçılar evləri izolyasiya edərkən bu vəziyyətə nail olmağa çalışırlar. Yeri gəlmişkən, köpük asanlıqla bir ev üçün adiabatik qabıq kimi xidmət edə bilər və onu izolyasiya edilmiş bir sistemə çevirir.
• Təcrid olunmuş sistem prinsipcə mövcud deyil: hər şey nə iləsə qarşılıqlı əlaqədə olur. Akvariumu bağlasanız, su oksigen baxımından zəif olacaq və balıq öləcək. Onlar yenə də qırmızıda qalırlar.

Təcrübənin təmizliyinə sahib olmaq üçün elmin təcrid olunmuş sistemlərə ehtiyacı var - bəzi kəmiyyətlərə laqeyd yanaşmaq olar. Amma həyatda onlara düzgün qulluq və istifadə lazımdır.