Sistema isolado em termodinâmica: definição, características e exemplos

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Última modificação: 2024-02-12 11:55

Existem vários tipos de sistemas em termodinâmica: isolados e não isolados. Onde são encontrados, quando são aplicados, mostra como podem ser úteis e como cuidar deles. Caso contrário, se tais sistemas forem prejudiciais ao trabalho humano, como se livrar deles.

O que é isso?

Um sistema isolado é absolutamente qualquer acumulação de átomos e moléculas (uma coisa, um planeta, um corpo humano) que retém a energia de toda a matéria. Tal sistema é completamente isolado do mundo exterior, também é chamado de fechado.

A essência de um sistema isolado é que, com todo o seu desejo, ele não compartilhará calor, não desperdiçará energia, a substância terá que ser retirada à força. Por exemplo, você pode olhar para o aquário. Os processos ocorrem dentro dele: os peixes morrem, a água se deteriora, as conchas se desfazem. Mas o aquário não entra em contato com o ambiente externo.

Outro exemplo de sistema isolado é um ferro - ele não gastará energia, não compartilhará substâncias. Tal fenômeno é observado em motores de tanque, o sistema solar - em tudo que não compartilha energia com os outros.

Para sistemas isolados fechadosvocê não pode levar o carro - ele se move a uma certa velocidade por si só! Também não inclui bules, plantas, organismos vivos - eles compartilham substâncias com o mundo exterior. Os organismos vivos emitem produtos metabólicos, plantas - oxigênio, uma chaleira - vapor quando fervem.

Fato interessante: um sistema fechado é chamado de sistema onde a soma das forças produzidas e trabalho é igual a zero, e isolado - onde os corpos simplesmente agem separadamente de outros sistemas. Ao mesmo tempo, um sistema isolado nem sempre é fechado, mas um sistema fechado necessariamente será isolado.

O movimento é uma armadilha

Há uma ressalva: eles não podem se mover sozinhos, mas se alguém os mover, a regra não será violada. Portanto, se você pegar um sistema isolado e jogá-lo de uma altura, soltá-lo acidentalmente, soltá-lo de um pára-quedas - não importa, ele não deixará de ser isolado. A menos, é claro, que ele seja quebrado durante tais ações - a mesma garrafa de água jogada de uma altura liberará toda a água - compartilhe matéria com outros sistemas - o que significa que o sistema não será mais fechado.

Esta descrição se encaixa em uma pistola e uma bala - não funciona sem um dedo no gatilho, um corpo pesado e a Terra - nada acontece se você não empurrar o corpo para o chão.

O calor também deve ser levado em consideração

Um sistema isolado em termodinâmica é um macrocorpo que nunca compartilha nada: energia, matéria e calor não ultrapassam os limites do sistema. Um exemplo é uma garrafa térmica. Ele mantém o grau de chá derramado nele, uma bebida sem intervenção humana à força (abra e despejeele mesmo) não vai compartilhar, e não gasta energia em lugar nenhum.

Além disso, um sistema isolado sempre se esforça para alcançar o equilíbrio termodinâmico, e alguém é necessário para tirá-lo desse estado. Ou seja, se dermos um exemplo da mesma garrafa térmica, com uma longa permanência no ambiente, o chá ainda esfriará. Portanto, é necessária uma pessoa que irá enchê-lo novamente com chá quente, e o sistema será novamente isolado termodinamicamente.

Por que é necessário?

O conceito de sistema isolado abrange muitos mecanismos, sistemas e ecossistemas. Uma pessoa precisa de uma compreensão de como eles são organizados para cuidar adequadamente deles. Se este é um aquário, antes de subir nele com braços e pernas, tentando limpá-lo, você deve primeiro ver como fazer tudo para não perturbá-lo. Se estes são mecanismos ou equipamentos - como usá-los, para que mais tarde não seja terrivelmente doloroso repará-los.

Ao mesmo tempo, se o considerarmos em escala global, o deserto também é um sistema isolado: dentro dele ocorrem certos mecanismos de atividade vital, que não vão além dele. Florestas, estepes, vulcões e a atmosfera servem como ecossistemas relativamente isolados. As pessoas, não entendendo como funcionam, às vezes não percebem a escala de problemas que criam.

Há mais um "mas". Um sistema isolado nunca existirá completamente separado de outros sistemas. Mas esse conceito existe. É conveniente para fazer cálculos em matemática, termodinâmica, química e física. Tudoa energia e a matéria que um sistema isolado emite são tomadas como zero e operam com os números que são necessários no momento.

Isole o não isolado

Mesmo um sistema aberto pode ficar isolado se algo o separar do ambiente. Um sistema adiabático atua como uma partição, que serve de shell para um sistema aberto, tornando-o fechado. Pode ser comparado a uma folha enrolada em um objeto, tentando protegê-lo dos raios do sol.

Se você olhar em um sentido mais amplo, então a atmosfera da Terra pode servir de exemplo - ela protege o planeta da influência cósmica e serve como uma concha que nos dá vida.

Existe uma lei de conservação da quantidade de movimento para um sistema fechado isolado: A soma dos impulsos em um sistema fechado permanece constante, não importa como os corpos interagem entre si dentro do sistema. E com razão: embora a força dos impulsos possa mudar com o tempo, as circunstâncias, as oportunidades, sua soma ainda permanecerá constante.

Um ponto grosso no final…

Assim, a conclusão se sugere da seguinte forma:

• Um sistema isolado é o mais independente possível de seu ambiente, produzindo energia, trabalho e matéria dentro de si. Permanecerá constante, enquanto busca o equilíbrio.
• Um sistema isolado fechado também não dependerá das condições ambientais, não distinguirá nada de si mesmo, mas o trabalho nele será igual a zero no total. Ou seja, a lei de conservação da quantidade de movimento seráestender a tal sistema em vez de um aberto.
• Um sistema isolado em termodinâmica não dependerá do calor do ambiente. Os construtores tentam alcançar esse estado quando isolam as casas. A propósito, a espuma pode facilmente servir como uma casca adiabática para uma casa, tornando-a um sistema isolado.
• Um sistema isolado não existe em princípio: tudo interage com alguma coisa. Se você fechar o aquário, a água ficará pobre em oxigênio e os peixes morrerão. Eles permanecem no vermelho de qualquer maneira.

A ciência precisa de sistemas isolados para ter a pureza do experimento - algumas quantidades podem ser desprezadas. Mas na vida - eles precisam de cuidados e uso adequados.