Մեկուսացված համակարգ թերմոդինամիկայի մեջ. սահմանում, առանձնահատկություններ և օրինակներ

2024 Հեղինակ: Henry Conors | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-02-12 08:41

Թերմոդինամիկայի մեջ կան մի քանի տեսակի համակարգեր՝ մեկուսացված և ոչ մեկուսացված։ Որտեղ են դրանք հայտնաբերվել, երբ կիրառվում են, ցույց է տալիս, թե որքան օգտակար կարող են լինել և ինչպես հոգ տանել դրանց մասին: Հակառակ դեպքում, եթե պարզվի, որ նման համակարգերը վնասակար են մարդու աշխատանքի համար, ինչպես ազատվել դրանցից։

Ինչ է սա?

Մեկուսացված համակարգը ատոմների և մոլեկուլների (մի բան, մոլորակ, մարդու մարմին) բացարձակապես ցանկացած կուտակում է, որը պահպանում է ողջ նյութի էներգիան: Նման համակարգը լիովին մեկուսացված է արտաքին աշխարհից, այն նաև կոչվում է փակ։

Մեկուսացված համակարգի էությունն այն է, որ իր ողջ ցանկությամբ այն չի կիսի ջերմությունը, չի վատնի էներգիան, նյութը պետք է ուժով խլել նրանից: Օրինակ, դուք կարող եք նայել ակվարիումին: Նրա ներսում գործընթացներ են տեղի ունենում՝ ձկները սատկում են, ջուրը վատանում է, խեցիները փլվում են։ Բայց ակվարիումը չի շփվում արտաքին միջավայրի հետ։

Մեկուսացված համակարգի ևս մեկ օրինակ երկաթն է՝ այն ինքն իրեն էներգիա չի ծախսի, նյութեր չի կիսի: Նման երեւույթ նկատվում է տանկի շարժիչներում, արեգակնային համակարգում՝ այն ամենում, ինչը էներգիա չի կիսում ուրիշների հետ։

Փակ մեկուսացված համակարգերինդուք չեք կարող վերցնել մեքենան, այն ինքնուրույն շարժվում է որոշակի արագությամբ: Այն չի ներառում նաև թեյնիկները, բույսերը, կենդանի օրգանիզմները՝ նրանք կիսում են նյութերը արտաքին աշխարհի հետ: Կենդանի օրգանիզմները եռալիս արտանետում են նյութափոխանակության արտադրանք, բույսերը՝ թթվածին, թեյնիկը՝ գոլորշի։

Հետաքրքիր փաստ․ փակ համակարգ կոչվում է համակարգ, որտեղ արտադրված ուժերի և աշխատանքի գումարը հավասար է զրոյի, իսկ մեկուսացված՝ որտեղ մարմինները պարզապես գործում են այլ համակարգերից առանձին։ Միևնույն ժամանակ, մեկուսացված համակարգը միշտ չէ, որ փակ է, բայց փակ համակարգը անպայմանորեն մեկուսացված կլինի:

Շարժումը ծուղակ է

Կա մեկ նախազգուշացում՝ նրանք չեն կարող ինքնուրույն շարժվել, բայց եթե ինչ-որ մեկը նրանց տեղափոխում է, ապա կանոնը չի խախտվում։ Այսպիսով, եթե վերցնեք մեկուսացված համակարգ և նետեք այն բարձրությունից, պատահաբար գցեք այն, գցեք պարաշյուտից, կարևոր չէ, այն չի դադարի մեկուսացված լինել: Եթե, իհարկե, այն չի կոտրվել նման գործողությունների ժամանակ - բարձրությունից նետված ջրի նույն շիշը կթողնի ամբողջ ջուրը - կիսեք նյութը այլ համակարգերի հետ, ինչը նշանակում է, որ համակարգն այլևս չի փակվի:

Այս նկարագրությունը համապատասխանում է ատրճանակին և փամփուշտին. չի գործում առանց մատի ձգանի, ծանր մարմնի և Երկրի վրա. ոչինչ չի պատահում, եթե մարմինը գետնին չմղեք:

Ջերմությունը նույնպես պետք է հաշվի առնել

Թերմոդինամիկայի մեկուսացված համակարգը մակրոմարմին է, որը երբեք ընդհանրապես ոչինչ չի կիսում. էներգիան, նյութը և ջերմությունը չեն անցնում համակարգի սահմանները: Օրինակ է թերմոսը: Պահպանում է մեջը լցրած թեյի աստիճանը, խմիչք առանց մարդու բռնի միջամտության (բացել և լցնելինքը) չի կիսվի և ոչ մի տեղ էներգիա չի ծախսում։

Ավելին, մեկուսացված համակարգը միշտ ձգտում է հասնել թերմոդինամիկական հավասարակշռության, և այս վիճակից դուրս բերելու համար անհրաժեշտ է մեկ ուրիշը: Այսինքն, եթե օրինակ բերենք նույն թերմոսին, ապա շրջակա միջավայրում երկար մնալով թեյը դեռ կհովանա։ Ուստի պետք է մարդ, ով նորից այն կլցնի տաք թեյով, և համակարգը կրկին թերմոդինամիկորեն կմեկուսացվի։

Ինչու է դա անհրաժեշտ?

Մեկուսացված համակարգի հայեցակարգը ներառում է բազմաթիվ մեխանիզմներ, համակարգեր և էկոհամակարգեր: Մարդուն պետք է հասկանալ, թե ինչպես են դրանք դասավորված, որպեսզի պատշաճ կերպով հոգ տանի իր մասին: Եթե սա ակվարիում է, ապա նախքան ձեռքերով և ոտքերով դրա մեջ բարձրանալը, փորձելով մաքրել այն, նախ պետք է տեսնեք, թե ինչպես անել ամեն ինչ, որպեսզի չխանգարեք: Եթե սրանք մեխանիզմներ կամ սարքավորումներ են, ապա ինչպես օգտագործել դրանք, որպեսզի հետագայում դրանք վերանորոգելը տանջալից ցավոտ չլինի:

Միևնույն ժամանակ, եթե այն վերցնենք համաշխարհային մասշտաբով, ապա անապատը նույնպես մեկուսացված համակարգ է. նրա ներսում տեղի են ունենում կենսագործունեության որոշակի մեխանիզմներ, որոնք դրանից այն կողմ չեն անցնում։ Անտառները, տափաստանները, հրաբուխները և մթնոլորտը ծառայում են որպես համեմատաբար մեկուսացված էկոհամակարգեր։ Մարդիկ, չհասկանալով, թե ինչպես են աշխատում, երբեմն իրենք իրենց չեն գիտակցում իրենց ստեղծած անախորժությունների չափը։

Կա ևս մեկ «բայց». Մեկուսացված համակարգը երբեք գոյություն չի ունենա այլ համակարգերից ամբողջովին առանձին: Բայց այս հայեցակարգը գոյություն ունի: Հարմար է մաթեմատիկայի, թերմոդինամիկայի, քիմիայի և ֆիզիկայի հաշվարկներ կատարելու համար։ Բոլորըէներգիան և նյութը, որ արձակում է մեկուսացված համակարգը, վերցվում են որպես զրո և գործում են տվյալ պահին անհրաժեշտ թվերով:

Մեկուսացրեք ոչ մեկուսացվածներին:

Նույնիսկ բաց համակարգը կարող է մեկուսացվել, եթե ինչ-որ բան այն բաժանում է շրջակա միջավայրից: Ադիաբատիկ համակարգը հանդես է գալիս որպես միջնորմ, որը ծառայում է որպես բաց համակարգի պատյան՝ դարձնելով այն փակ։ Այն կարելի է համեմատել առարկայի շուրջ փաթաթված փայլաթիթեղի հետ՝ փորձելով պաշտպանել այն արևի ճառագայթներից։

Եթե նայեք դրան ավելի լայն իմաստով, ապա Երկրի մթնոլորտը կարող է օրինակ ծառայել. այն պաշտպանում է մոլորակը տիեզերական ազդեցությունից և ծառայում է որպես պատյան, որը մեզ կյանք է տալիս:

Գոյություն ունի իմպուլսի պահպանման օրենք փակ մեկուսացված համակարգի համար. Իմպուլսների գումարը փակ համակարգում մնում է հաստատուն, անկախ նրանից, թե ինչպես են մարմինները փոխազդում միմյանց հետ համակարգի ներսում: Եվ ճիշտ է. չնայած ազդակների ուժը կարող է փոխվել ժամանակի, հանգամանքների, հնարավորությունների հետ, դրանց գումարը դեռ կմնա հաստատուն։

Հաստ կետ վերջում…

Այսպիսով, եզրակացությունն ինքնին հուշում է հետևյալ կերպ.

• Մեկուսացված համակարգը հնարավորինս անկախ է իր միջավայրից՝ իր ներսում արտադրելով էներգիա, աշխատանք և նյութ: Այն կմնա հաստատուն՝ միաժամանակ ձգտելով հավասարակշռության։
• Փակ մեկուսացված համակարգը նույնպես կախված չի լինի շրջակա միջավայրի պայմաններից, իրենից ոչինչ չի տարբերի, բայց դրանում աշխատանքը ընդհանուր առմամբ հավասար կլինի զրոյի։ Այսինքն՝ իմպուլսի պահպանման օրենքը կլինիտարածվել նման համակարգի վրա, քան բաց համակարգի վրա:
• Թերմոդինամիկայի մեկուսացված համակարգը կախված չէ շրջակա միջավայրի ջերմությունից: Շինարարները փորձում են հասնել այս վիճակին, երբ նրանք մեկուսացնում են տները: Ի դեպ, փրփուրը հեշտությամբ կարող է ծառայել որպես ադիաբատիկ պատյան տան համար՝ այն դարձնելով մեկուսացված համակարգ։
• Մեկուսացված համակարգ սկզբունքորեն գոյություն չունի. ամեն ինչ փոխազդում է ինչ-որ բանի հետ: Եթե փակեք ակվարիումը, ջուրը թթվածնով աղքատ կլինի, ձուկը կսատկի։ Նրանք ամեն դեպքում մնում են կարմիրի մեջ։

Գիտությանը անհրաժեշտ են մեկուսացված համակարգեր, որպեսզի ունենան փորձի մաքրությունը. որոշ քանակություններ կարելի է անտեսել: Բայց կյանքում՝ նրանք պատշաճ խնամքի և օգտագործման կարիք ունեն։