12 Beispiele für thermodynamische Systeme

Thermodynamische Systeme sind Gegenstand der Untersuchung der Thermodynamik. Ein System kann als eine bestimmte Menge von Materie definiert werden oder als eine Region im Raum, in der die Aufmerksamkeit auf die Analyse eines Problems gerichtet ist.

Andererseits wurde der thermodynamische Begriff vom britischen Physiker und Mathematiker Thomson geprägt, der die griechischen Wurzeln für Wärme (Θέρμη: thermo) und Kraft oder Kraft (δύναμις: dynamis) kombinierte.

Die Thermodynamik ist der Zweig der Physik, der für die Untersuchung der Wärme und ihres Energieerzeugungspotenzials sowie der mit beiden Aspekten verbundenen Eigenschaften zuständig ist.

Arten von thermodynamischen Systemen

Zu den grundlegenden Konzepten für thermodynamische Systeme gehören zunächst die Umgebung, die Systemgrenze und das Universum.

Die Umgebung ist alles, was außerhalb des Systems liegt, und ihre Grenze ist die Schnittstelle, die es von der Umgebung trennt. Schließlich ist das Universum die Kombination dieser beiden Elemente.

Ein thermodynamisches System kann eine beliebige Menge von Substanzen, Proben oder Maschinen sein, die in genau definierter Weise von ihrer Umgebung getrennt sind.

Diese Trennung kann real oder imaginär sein. Es sollte auch berücksichtigt werden, dass weder die Geometrie noch die chemische Zusammensetzung oder der physikalische Zustand der thermodynamischen Systeme vorbestimmt sind und sich daher keine von ihnen ändern kann.

Auf der anderen Seite gibt es drei Arten von thermodynamischen Systemen: geschlossen, offen und isoliert. In geschlossenen Systemen kann Energie zwischen dem System und seiner Umgebung übertragen werden, nicht jedoch zwischen der Masse.

Wenn beide übertragen werden können, handelt es sich um ein offenes System. Wenn andererseits keine Interaktion mit der Umgebung stattfindet, ist das System isoliert.

15 konkrete Beispiele thermodynamischer Systeme

Geschlossene Systeme

Bei geschlossenen thermodynamischen Systemen überschreitet die Materie nicht die Systemgrenze. Die Energie kann es aber in Form von Wärme oder Arbeit kreuzen. Die folgenden Systeme veranschaulichen diesen Typ:

-Edelose Pneumatikkolben

-Kältemittel in einer Kälteanlage

-Kalorimeter

-Der Planet Erde (bezieht Energie von der Sonne, tauscht aber praktisch keine Materie mit der Außenwelt aus).

-Druck im Auge (wenn das System vollständig geschlossen ist, besteht Explosionsgefahr)

Offene Systeme

Bei dieser Art von Systemen findet ein Energieaustausch mit der Umgebung statt, und es besteht kein Hindernis für die Masse oder Materie, die Grenzen des Systems zu überschreiten.

Außerdem wird die Arbeit im oder vom System erledigt. Einige Beispiele für offene thermodynamische Systeme sind:

-Wasser in einem Topf ohne Deckel kochen (Hitze und Dampf, die Materie, entweichen in die Luft)

-Turbinas

-Kompressoren

-Austauscher von Wärme

-Der menschliche Körper

Isolierte Systeme

Ein isoliertes System ist ein System, in dem keine Arbeit in oder durch das System ausgeführt wird. Es wird auch keine Wärme aus dem System abgeführt oder hinzugefügt.

Materie fließt auch nicht hinein oder heraus. Nur sehr wenige thermodynamische Systeme sind vollständig isoliert. Beispiele hierfür sind:

-Starr verschlossene Stahlflasche mit flüssigem Stickstoff

- Ein Neoprenanzug

-Bomben aus Sauerstoff

-Alles physikalische Universum

-Eine Thermo (um Dinge kalt oder heiß zu halten)