Sistem terisolasi dalam termodinamika: definisi, fitur, dan contoh

2024 Pengarang: Henry Conors | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-02-12 08:56

Ada beberapa jenis sistem dalam termodinamika: terisolasi dan tidak terisolasi. Di mana mereka ditemukan, ketika mereka diterapkan, menunjukkan betapa bergunanya mereka dan bagaimana merawatnya. Jika tidak, jika sistem tersebut ternyata berbahaya bagi pekerjaan manusia, bagaimana cara menghilangkannya.

Apa ini?

Sistem terisolasi adalah akumulasi atom dan molekul (benda, planet, tubuh manusia) yang menyimpan energi semua materi. Sistem seperti itu benar-benar terisolasi dari dunia luar, itu juga disebut tertutup.

Inti dari sistem yang terisolasi adalah bahwa, dengan segala keinginannya, ia tidak akan berbagi panas, tidak menyia-nyiakan energi, zatnya harus diambil darinya dengan paksa. Misalnya, Anda dapat melihat akuarium. Proses terjadi di dalamnya: ikan mati, air memburuk, cangkang runtuh. Tapi akuarium tidak bersentuhan dengan lingkungan luar.

Contoh lain dari sistem terisolasi adalah besi - tidak akan menghabiskan energi sendiri, tidak akan berbagi zat. Fenomena seperti itu diamati pada mesin tangki, tata surya - dalam segala hal yang tidak berbagi energi dengan yang lain.

Untuk menutup sistem terisolasiAnda tidak dapat mengambil mobil - ia bergerak dengan kecepatan tertentu dengan sendirinya! Itu juga tidak termasuk teko, tanaman, organisme hidup - mereka berbagi zat dengan dunia luar. Organisme hidup mengeluarkan produk metabolisme, tanaman - oksigen, ketel - uap saat mendidih.

Fakta menarik: sistem tertutup disebut sistem di mana jumlah gaya dan usaha yang dihasilkan sama dengan nol, dan terisolasi - di mana benda-benda hanya bertindak secara terpisah dari sistem lain. Pada saat yang sama, sistem yang terisolasi tidak selalu tertutup, tetapi sistem yang tertutup akan selalu terisolasi.

Gerakan adalah jebakan

Ada satu peringatan: mereka tidak bisa bergerak sendiri, tetapi jika seseorang memindahkannya, maka aturan itu tidak dilanggar. Jadi, jika Anda mengambil sistem yang terisolasi dan melemparkannya dari ketinggian, secara tidak sengaja menjatuhkannya, menjatuhkannya dari parasut - tidak masalah, itu tidak akan berhenti diisolasi. Kecuali, tentu saja, rusak selama tindakan seperti itu - sebotol air yang sama yang dilemparkan dari ketinggian akan melepaskan semua air keluar - berbagi materi dengan sistem lain - yang berarti bahwa sistem tidak akan lagi ditutup.

Deskripsi ini sesuai dengan pistol dan peluru - tidak berfungsi tanpa jari pada pelatuk, benda berat dan Bumi - tidak ada yang terjadi jika Anda tidak mendorong tubuh ke tanah.

Panas juga harus diperhitungkan

Sistem terisolasi dalam termodinamika adalah tubuh makro yang tidak pernah berbagi apa pun sama sekali: energi, materi, dan panas tidak melampaui batas sistem. Contohnya adalah termos. Itu membuat tingkat teh dituangkan ke dalamnya, minuman tanpa campur tangan manusia secara paksa (buka dan tuangkansendiri) tidak akan berbagi, dan tidak menghabiskan energi di mana pun.

Selain itu, sistem yang terisolasi selalu berusaha mencapai kesetimbangan termodinamika, dan dibutuhkan orang lain untuk mengeluarkannya dari keadaan ini. Artinya, jika kita memberi contoh termos yang sama, maka dengan lama tinggal di lingkungan, teh akan tetap dingin. Oleh karena itu, diperlukan seseorang yang akan mengisinya lagi dengan teh panas, dan sistem akan kembali terisolasi secara termodinamik.

Mengapa dibutuhkan?

Konsep sistem yang terisolasi mencakup banyak mekanisme, sistem, dan ekosistem. Seseorang membutuhkan pemahaman tentang bagaimana mereka diatur untuk merawat mereka dengan benar. Jika ini adalah akuarium, maka sebelum memanjat ke dalamnya dengan tangan dan kaki, mencoba membersihkannya, Anda harus terlebih dahulu melihat bagaimana melakukan semuanya agar tidak mengganggunya. Jika ini adalah mekanisme atau peralatan - bagaimana menggunakannya, sehingga nantinya tidak akan terlalu sakit untuk memperbaikinya.

Pada saat yang sama, jika kita mengambilnya dalam skala global, gurun juga merupakan sistem yang terisolasi: mekanisme aktivitas vital tertentu terjadi di dalamnya, yang tidak melampauinya. Hutan, stepa, gunung berapi, dan atmosfer berfungsi sebagai ekosistem yang relatif terisolasi. Orang-orang, tidak memahami cara kerjanya, terkadang tidak menyadari skala masalah yang mereka buat.

Ada satu lagi "tetapi". Sebuah sistem yang terisolasi tidak akan pernah ada benar-benar terpisah dari sistem lain. Tapi konsep ini ada. Sangat mudah untuk membuat perhitungan dalam matematika, termodinamika, kimia dan fisika. Semuaenergi dan materi yang dipancarkan oleh sistem terisolasi dianggap nol dan beroperasi dengan angka yang dibutuhkan saat ini.

Isolasi yang tidak terisolasi

Bahkan sistem terbuka dapat menjadi terisolasi jika ada sesuatu yang memisahkannya dari lingkungan. Sistem adiabatik bertindak sebagai partisi, yang berfungsi sebagai cangkang untuk sistem terbuka, membuatnya tertutup. Itu bisa diibaratkan seperti kertas timah yang melilit suatu benda, mencoba melindunginya dari sinar matahari.

Jika Anda melihatnya dalam arti yang lebih luas, maka atmosfer Bumi dapat menjadi contoh - ia melindungi planet ini dari pengaruh kosmik dan berfungsi sebagai cangkang yang memberi kita kehidupan.

Ada hukum kekekalan momentum untuk sistem terisolasi tertutup: Jumlah impuls dalam sistem tertutup tetap konstan, tidak peduli bagaimana benda berinteraksi satu sama lain di dalam sistem. Dan memang demikian: meskipun kekuatan impuls dapat berubah seiring waktu, keadaan, peluang, jumlah mereka akan tetap konstan.

Sebuah titik tebal di akhir…

Jadi kesimpulannya adalah sebagai berikut:

• Sistem yang terisolasi sebisa mungkin tidak bergantung pada lingkungannya, menghasilkan energi, kerja, dan materi di dalam dirinya sendiri. Itu akan tetap konstan, sambil berjuang untuk keseimbangan.
• Sistem terisolasi tertutup juga tidak akan bergantung pada kondisi lingkungan, tidak akan membedakan apa pun dari dirinya sendiri, tetapi kerja di dalamnya akan sama dengan nol secara total. Artinya, hukum kekekalan momentum adalahmemperluas ke sistem seperti itu daripada ke sistem terbuka.
• Sistem terisolasi dalam termodinamika tidak akan bergantung pada panas lingkungan. Pembangun mencoba untuk mencapai keadaan ini ketika mereka mengisolasi rumah. Omong-omong, busa dapat dengan mudah berfungsi sebagai cangkang adiabatik untuk sebuah rumah, menjadikannya sistem yang terisolasi.
• Sistem yang terisolasi pada prinsipnya tidak ada: semuanya berinteraksi dengan sesuatu. Jika Anda menutup akuarium, air akan kekurangan oksigen, dan ikan akan mati. Mereka tetap di merah.

Sains membutuhkan sistem yang terisolasi untuk mendapatkan kemurnian eksperimen - beberapa kuantitas dapat diabaikan. Tetapi dalam hidup - mereka membutuhkan perawatan dan penggunaan yang tepat.