Système isolé en thermodynamique : définition, caractéristiques et exemples

2024 Auteur: Henry Conors | [email protected]. Dernière modifié: 2024-02-12 07:11

Il existe plusieurs types de systèmes en thermodynamique: isolés et non isolés. Où ils se trouvent, quand ils sont appliqués, montre à quel point ils peuvent être utiles et comment en prendre soin. Sinon, si de tels systèmes s'avèrent nocifs pour le travail humain, comment s'en débarrasser.

Qu'est-ce que c'est ?

Un système isolé est absolument toute accumulation d'atomes et de molécules (une chose, une planète, un corps humain) qui retient l'énergie de toute matière. Un tel système est complètement isolé du monde extérieur, on l'appelle aussi fermé.

L'essence d'un système isolé est que, malgré tout son désir, il ne partagera pas la chaleur, ne gaspillera pas d'énergie, la substance devra lui être retirée de force. Par exemple, vous pouvez regarder l'aquarium. Des processus s'y déroulent: les poissons meurent, l'eau se détériore, les coquilles s'effondrent. Mais l'aquarium n'entre pas en contact avec l'environnement extérieur.

Un autre exemple de système isolé est un fer - il ne dépensera pas d'énergie lui-même, il ne partagera pas de substances. Un tel phénomène est observé dans les moteurs à réservoir, le système solaire - dans tout ce qui ne partage pas d'énergie avec les autres.

Vers des systèmes isolés fermésvous ne pouvez pas prendre la voiture - elle se déplace toute seule à une certaine vitesse ! Cela n'inclut pas non plus les théières, les plantes, les organismes vivants - ils partagent des substances avec le monde extérieur. Les organismes vivants émettent des produits métaboliques, des plantes - de l'oxygène, une bouilloire - de la vapeur lors de l'ébullition.

Fait intéressant: un système fermé est appelé un système où la somme des forces et du travail produits est égale à zéro, et isolé - où les corps agissent simplement séparément des autres systèmes. En même temps, un système isolé n'est pas toujours fermé, mais un système fermé sera nécessairement isolé.

Le mouvement est un piège

Il y a une mise en garde: ils ne peuvent pas se déplacer par eux-mêmes, mais si quelqu'un les déplace, la règle n'est pas enfreinte. Donc, si vous prenez un système isolé et que vous le lancez d'une hauteur, que vous le laissez tomber accidentellement, que vous le laissez tomber d'un parachute - cela n'a pas d'importance, il ne cessera pas d'être isolé. À moins, bien sûr, qu'il ne soit cassé lors de telles actions - la même bouteille d'eau jetée d'une hauteur libérera toute l'eau - partagera la matière avec d'autres systèmes - ce qui signifie que le système ne sera plus fermé.

Cette description correspond à un pistolet et une balle - ne fonctionne pas sans un doigt sur la gâchette, un corps lourd et la Terre - rien ne se passe si vous ne poussez pas le corps au sol.

La chaleur doit également être prise en compte

Un système isolé en thermodynamique est un macrocorps qui ne partage jamais rien du tout: l'énergie, la matière et la chaleur ne dépassent pas les limites du système. Un exemple est un thermos. Il conserve le degré de thé qui y est versé, une boisson sans intervention humaine de force (ouvrir et verserlui-même) ne partagera pas et ne dépensera pas d'énergie nulle part.

De plus, un système isolé s'efforce toujours d'atteindre l'équilibre thermodynamique, et il faut quelqu'un d'autre pour le faire sortir de cet état. Autrement dit, si nous donnons un exemple du même thermos, alors avec un long séjour dans l'environnement, le thé refroidira encore. Par conséquent, une personne est nécessaire pour le remplir à nouveau de thé chaud, et le système sera à nouveau isolé thermodynamiquement.

Pourquoi est-ce nécessaire ?

Le concept de système isolé recouvre de nombreux mécanismes, systèmes et écosystèmes. Une personne a besoin de comprendre comment elle est organisée afin de bien prendre soin d'elle. S'il s'agit d'un aquarium, alors avant d'y grimper avec les bras et les jambes, en essayant de le nettoyer, vous devez d'abord voir comment tout faire pour ne pas le déranger. S'il s'agit de mécanismes ou d'équipements, comment les utiliser, afin que plus tard, il ne soit pas atrocement douloureux de les réparer.

En même temps, si on le prend à l'échelle globale, le désert est aussi un système isolé: certains mécanismes d'activité vitale se déroulent à l'intérieur, qui ne le dépassent pas. Les forêts, les steppes, les volcans et l'atmosphère constituent des écosystèmes relativement isolés. Les gens, ne comprenant pas comment ils fonctionnent, ne se rendent parfois pas compte de l'ampleur des problèmes qu'ils créent.

Il y a encore un "mais". Un système isolé n'existera jamais complètement séparé des autres systèmes. Mais ce concept existe. Il est pratique pour effectuer des calculs en mathématiques, thermodynamique, chimie et physique. Toutl'énergie et la matière émises par un système isolé sont considérées comme nulles et fonctionnent avec les nombres nécessaires à l'instant.

Isolez les non-isolés

Même un système ouvert peut devenir isolé si quelque chose le sépare de l'environnement. Un système adiabatique agit comme une cloison, qui sert de coque à un système ouvert, le rendant fermé. Il peut être comparé à du papier d'aluminium enroulé autour d'un objet, essayant de le protéger des rayons du soleil.

Si vous la regardez dans un sens plus large, alors l'atmosphère de la Terre peut servir d'exemple - elle protège la planète de l'influence cosmique et sert de coquille qui nous donne la vie.

Il existe une loi de conservation de la quantité de mouvement pour un système isolé fermé: la somme des impulsions dans un système fermé reste constante, quelle que soit la manière dont les corps interagissent les uns avec les autres à l'intérieur du système. Et à juste titre: bien que la force des impulsions puisse changer avec le temps, les circonstances, les opportunités, leur somme restera toujours constante.

Un gros point à la fin…

Ainsi, la conclusion se présente comme suit:

• Un système isolé est aussi indépendant que possible de son environnement, produisant de l'énergie, du travail et de la matière en lui-même. Il restera constant, tout en recherchant l'équilibre.
• Un système isolé fermé ne dépendra pas non plus des conditions environnementales, ne distinguera rien de lui-même, mais le travail qu'il contient sera égal à zéro au total. Autrement dit, la loi de conservation de la quantité de mouvement seras'étendre à un tel système plutôt qu'à un système ouvert.
• Un système isolé en thermodynamique ne dépendra pas de la chaleur de l'environnement. Les constructeurs essaient d'atteindre cet état lorsqu'ils isolent les maisons. Soit dit en passant, la mousse peut facilement servir d'enveloppe adiabatique pour une maison, ce qui en fait un système isolé.
• Un système isolé n'existe pas en principe: tout interagit avec quelque chose. Si vous fermez l'aquarium, l'eau sera pauvre en oxygène et les poissons mourront. Ils restent quand même dans le rouge.

La science a besoin de systèmes isolés pour avoir la pureté de l'expérience - certaines quantités peuvent être négligées. Mais dans la vie, ils ont besoin de soins et d'utilisation appropriés.