- Tipus de sistemes termodinàmics
- 15 exemples concrets de sistemes termodinàmics
- sistemes tancats
- sistemes oberts
- sistemes aïllats
- referències
Els sistemes termodinàmics són l'objecte d'estudi de la termodinàmica. Un sistema es pot definir com una determinada quantitat de matèria, o una regió en l'espai on se centra l'atenció en l'anàlisi d'un problema.
D'altra banda, el terme termodinàmic va ser encunyat pel físic i matemàtic britànic Thomson, qui va combinar les arrels gregues per calor (Θέρμη: termo) i poder o força (δύναμις: dynamis).
La termodinàmica és la branca de la física que s'encarrega d'estudiar la calor i el seu potencial per produir energia, i les propietats relacionades amb els dos aspectes.
Tipus de sistemes termodinàmics
En primera instància, alguns dels conceptes bàsics relacionats amb els sistemes termodinàmics són entorn, límit de sistema i univers.
L'entorn és tot el extern a el sistema, i el seu límit és la interfície que separa aquest de l'entorn. Finalment, l'univers és la combinació d'aquests dos elements.
Un sistema termodinàmic pot ser qualsevol quantitat de substància, espècimen o màquina que se separa del seu entorn d'una manera ben definida.
Aquesta separació pot ser real o imaginària. S'ha de considerar també que ni la geometria, ni la composició química, ni l'estat físic dels sistemes termodinàmics estan predeterminats, per tant qualsevol d'ells pot canviar.
D'altra banda, hi ha tres tipus de sistemes termodinàmics: tancats, oberts i aïllats. En els sistemes tancats, l'energia pot transferir-se entre el sistema i el seu entorn, però no la massa.
Si tots dos es poden transferir, es tracta llavors d'un sistema obert. En canvi, si no hi ha cap tipus d'interacció amb l'entorn, el sistema és aïllat.
15 exemples concrets de sistemes termodinàmics
sistemes tancats
En els casos dels sistemes termodinàmics tancats, la matèria no creua el límit de sistema. No obstant això, l'energia si ho pot creuar, però en forma de calor o treball. Els següents sistemes il·lustren aquest tipus:
-Pistones pneumàtics segellats
-Refrigerante en un sistema de refrigeració
-Calorímetro
-El planeta Terra (obté energia de el Sol, però pràcticament no intercanvia matèria amb l'exterior).
-Olla de pressió (si el sistema és totalment tancat, hi ha risc d'explosió)
sistemes oberts
En aquest tipus de sistemes, es produeix un intercanvi d'energia amb l'entorn, i no hi ha impediment perquè la massa o matèria encreuament dels límits de el sistema.
A més, el treball es realitza en o pel sistema. Alguns exemples de sistemes termodinàmics oberts inclouen:
-Aigua bullint en una olla sense tapa (la calor i el vapor, que és matèria, escapen a l'aire)
-Turbinas
-Compresores
-Intercambiadores de calor
-El cos humà
sistemes aïllats
Un sistema aïllat és aquell on el treball no es realitza en o pel sistema. Tampoc s'extreu o s'agrega calor de el sistema.
A més, la matèria no flueix cap a dins o fora d'aquest. Molt pocs sistemes termodinàmics són totalment aïllats. Exemples d'això són:
-Cilindre d'acer segellat rígid que contingui nitrogen líquid
-Un vestit de neoprè
-Bombonas d'oxigen
-Tot l'univers físic
-Un termo (per mantenir coses fredes o calentes)
referències
- Wu, C. (2002). Intelligent Computer Based Engineering Thermodynamics and Cycle Analysis. New York: Nova Publishers.
- Nag, PK (2013). Engineering Thermodynamics. New Delhi: McGraw-Hill Education.
- Han, F. (2017). A Modern Course in University Physics: Optics, Thermal Physics, Modern Physics. Singapore: World Scientific Publishing Company.
- Freiesleben Hansen, P. (2009). The Science of Construction Materials. London: Springer Science & Business Mitjana.
- Rauf, BS (2012). Thermodynamics Made Simple for Energy Engineers. Geòrgia: The Fermont Press.