Termodinàmica.
Transformació de l'energia

Energia tèrmica i combustió.
Efectes de la termodinàmica

Entropia

Sistema termodinàmic

Sistema termodinàmic

Un sistema termodinàmic és una porció de l'espai material, separada de la resta de l'univers termodinàmic (és a dir, de l'entorn extern) per mitjà d'una superfície de control real o imaginari (o vora), rígida o deformable.

Un sistema termodinàmic pot ser el seient de transformacions internes i intercanvis de matèria i / o energia amb l'entorn extern (és a dir, tot el extern al sistema que interactua amb ell).

Classificació de sistemes termodinàmics

Dins de la termodinàmica hi ha tres tipus principals de sistemes termodinàmics: obert, tancat i aïllat. En particular:

  • Sistema termodinàmic obert. Es diu que un sistema està obert si permet un flux amb l'entorn extern, tant la massa com l'energia (a través de la calor i / o el treball i / o una altra forma d'energia), a través del seu límit; un exemple d'un sistema obert és un estany ple d'aigua, en el qual l'aigua pot entrar o sortir de la piscina i pot escalfar mitjançant un sistema de calefacció i refrigeració per vent.
  • Sistema termodinàmic tancat. En termodinàmica es diu tancat si permet un flux d'energia amb l'entorn exterior, a través de la seva frontera, (per mitjà de calor i / o treball i / o una altra forma d'energia), però no de massa; un exemple és un cilindre mantingut tancat per una vàlvula, que pot escalfar o refredar, però no perd massa (mentre que el mateix cilindre es comporta com un sistema obert si obrim la vàlvula).
  • Sistema adiabàtic. Un sistema és adiabàtic quan no intercanvia calor amb l'ambient.
  • Sistema termodinàmic aïllat. Es diu que un sistema està aïllat si no permet un flux d'energia o massa amb l'entorn extern.

Cada un d'aquests sistemes encara es pot esquematitzar causa de la seva complexitat interna. La possibilitat de subdividir-se en subsistemes més petits. D'aquesta manera obtindrem que un sistema obert, adiabàtic obert, tancat, adiabàtic i aïllat pot ser:

  • Sistema termodinàmic simple: un sistema és simple si està limitat per un límit, dins del qual no hi ha altres murs.
  • Sistema termodinàmic compost: un sistema és compost si està delimitat per un límit, dins del qual hi ha altres murs.

Descripció microscòpica i macroscòpica del sistema termodinàmic

Un sistema termodinàmic es pot veure des d'un punt de vista macroscòpic i microscòpic.

Característiques d'una descripció macroscòpica d'un sistema simple:

  • No es fan suposicions sobre l'estructura del sistema.
  • Les quantitats necessàries per a descriure-són petites quantitats: pressió, volum, temperatura, quantitat de gas.
  • Són perceptibles pels nostres sentits.
  • Existeix l'equació d'estat del gas ideal, que és particularment simple i versàtil; a més, altres equacions de transformació faciliten el càlcul de les energies i massa intercanviades.

Característiques d'una descripció d'un ecosistema

És una descripció més complicada, tractada a un nivell macroscòpic; però normalment les transformacions no són ideals i l'enfocament requereix una preparació bàsica més àmplia.

  • Hem de fer nombroses suposicions sobre l'estructura del sistema, que es compon de diferents substàncies en diferents fases.
  • Les quantitats estan en grans quantitats.
  • A vegades les causes i els efectes de la fricció escapen a la percepció.
  • Es componen de molts elements que interactuen, de vegades d'una manera complexa.
  • A vegades es requereix la competència matemàtica de tractar amb nombres molt grans.

Característiques de la descripció molecular d'un sistema

  • És una descripció més complicada, l'enfocament requereix una preparació bàsica més àmplia, generalment requereix bases de termodinàmica estadística.
  • Cal fer nombroses suposicions sobre l'estructura del sistema, que consisteix en diferents substàncies en diferents fases.
  • Les quantitats estan en grans quantitats.
  • A vegades les causes i els efectes de la fricció escapen a la percepció.
  • Estan compostos de molts elements que interactuen de forma independent.
  • A vegades, la competència matemàtica és necessària per a manejar nombres molt grans o conceptes bastant abstractes.

Algunes vegades aquest nivell es diu microscòpic, però els àtoms les molècules no són visibles sota el microscopi; a més, el principi d'incertesa d'Heisenberg gairebé sempre és important a nivell molecular.

Sistema simple

Per descriure un gas ideal en el cilindre macroscòpicament, és suficient tenir en compte la pressió, la temperatura, la quantitat de gas i el volum.

Sistema molecular

Per descriure un sistema molecular cal considerar les molècules i els àtoms i descriure matemàticament totes les posicions que assumeixen a mesura que canvien la pressió, el volum i la temperatura, tenint en compte el principi d'incertesa, que fa que el comportament del sistema i els seus components elementals.

Superfície de control

La superfície de control (més comunament anomenada el límit, o la paret), és aquesta entitat, material o purament geomètrica, que separa el sistema de l'entorn extern; un exemple d'una paret material és la superfície d'un cilindre (generalment de ferro colat), mentre que un exemple d'una paret geomètrica és la superfície de contacte entre l'aire i l'aigua en un got (o fins i tot entre aigua i vidre).

Classificació d'una àrea de control

La paret d'un sistema termodinàmic pot classificar-se per tres paràmetres essencials: permeabilitat, rigidesa i termalitat.

Segons la seva impermeabilitat la paret pot ser impermeable que no permet un flux de matèria) o porós que permet un flux de matèria, fins i tot de manera selectiva (com el seu nom indica).

Segons la rigidesa la paret pot ser rígida (no permet canvis en el volum, per tant funciona) o mòbil (permet variacions de volum, així que treballi)

Segons la termalitat la paret pot ser paret adiabàtica (no permet l' intercanvi de calor) o paret diatèrmica (permet l' intercanvi de calor).

Classificació segons els seus sistemes termodinàmics. Els sistemes termodinàmics abans esmentats no són més que una combinació d'aquestes propietats:

  • Sistema obert: paret porosa, mòbil i diatèrmica
  • Sistema adiabàtic obert: paret porosa, mòbil i adiabàtica
  • Sistema tancat: mur impermeable, mòbil i diatérmico
  • Sistema adiabàtic tancat: paret impermeable, mòbil i adiabàtica
  • Sistema aïllat: paret impermeable, rígida i adiabàtica.
valoración: 3 - votos 1

Última revisió: 19 de desembre de 2017