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Thermodynamik.
Energieumwandlung

I Verbrennung thermische Energie.
Auswirkungen der Thermodynamik

Entropy

Thermodynamisches System

Thermodynamisches System

Ein thermodynamisches System ist ein Teil des materiellen Raums, der vom Rest des thermodynamischen Universums (dh von der äußeren Umgebung) durch eine reelle oder imaginäre Kontrollfläche (oder Kante), starr oder verformbar, getrennt ist.

Ein thermodynamisches System kann der Sitz von inneren Transformationen und dem Austausch von Materie und / oder Energie mit der äußeren Umgebung sein (das heißt, alles außerhalb des Systems, das mit ihm interagiert).

Klassifikation thermodynamischer Systeme

Innerhalb der Thermodynamik gibt es drei Haupttypen thermodynamischer Systeme: offen, geschlossen und isoliert. Insbesondere:

  • Offenes thermodynamisches System. Es wird gesagt, dass ein System offen ist, wenn es einen Fluss mit der äußeren Umgebung, sowohl Masse als auch Energie (durch Wärme und / oder Arbeit und / oder eine andere Form von Energie) durch seine Grenze ermöglicht; Ein Beispiel für ein offenes System ist ein mit Wasser gefülltes Becken, in das Wasser eintreten oder das Becken verlassen kann und durch ein System aus Wärme und Kühlung durch Wind erwärmt werden kann.
  • Thermodynamisches geschlossenes System. In der Thermodynamik sagt man, dass sie geschlossen ist, wenn sie einen Energiefluss mit der äußeren Umgebung durch ihre Grenze ermöglicht (mittels Wärme und / oder Arbeit und / oder einer anderen Energieform), aber nicht durch Masse; ein Beispiel ist ein Zylinder, der durch ein Ventil geschlossen gehalten wird, das heizen oder kühlen kann, aber keine Masse verliert (während sich derselbe Zylinder wie ein offenes System verhält, wenn wir das Ventil öffnen).
  • Adiabatisches System. Ein System ist adiabatisch, wenn es keine Wärme mit der Umgebung austauscht.
  • Isoliertes thermodynamisches System. Es wird gesagt, dass ein System isoliert ist, wenn es keinen Fluss von Energie oder Masse mit der äußeren Umgebung erlaubt.

Jedes dieser Systeme kann aufgrund seiner internen Komplexität immer noch schematisiert werden. Die Möglichkeit, in kleinere Teilsysteme zu unterteilen. Auf diese Weise erhalten wir, dass ein offenes, adiabatisches, geschlossenes, adiabatisches und isoliertes System sein kann:

  • Einfaches thermodynamisches System: Ein System ist einfach, wenn es durch eine Grenze begrenzt ist, in der es keine anderen Wände gibt.
  • Thermodynamisches Komposit-System: ein System ist zusammengesetzt, wenn es durch eine Grenze begrenzt ist, in der andere Wände existieren.

Mikroskopische und makroskopische Beschreibung des thermodynamischen Systems

Ein thermodynamisches System kann aus makroskopischer und mikroskopischer Sicht gesehen werden.

Merkmale einer makroskopischen Beschreibung eines einfachen Systems:

  • Es werden keine Annahmen über die Struktur des Systems gemacht.
  • Die Mengen, die benötigt werden, um es zu beschreiben, sind kleine Mengen: Druck, Volumen, Temperatur, Menge an Gas.
  • Sie sind von unseren Sinnen wahrnehmbar.
  • Es gibt die Zustandsgleichung des idealen Gases, die besonders einfach und vielseitig ist; Darüber hinaus erleichtern andere Transformationsgleichungen die Berechnung von Energien und Masseaustausch.

Merkmale einer Ökosystembeschreibung

Es ist eine kompliziertere Beschreibung, die auf makroskopischer Ebene behandelt wird; aber Transformationen sind normalerweise nicht ideal und der Ansatz erfordert eine breitere Grundpräparation.

  • Wir müssen zahlreiche Annahmen über die Struktur des Systems machen, das aus verschiedenen Substanzen in verschiedenen Phasen besteht.
  • Die Mengen sind in großen Mengen.
  • Manchmal entziehen sich die Ursachen und Auswirkungen von Reibung der Wahrnehmung.
  • Sie bestehen aus vielen Elementen, die manchmal komplex miteinander interagieren.
  • Manchmal ist die mathematische Kompetenz für den Umgang mit sehr großen Zahlen erforderlich.

Merkmale der molekularen Beschreibung eines Systems

  • Es ist eine kompliziertere Beschreibung, der Ansatz erfordert eine breitere grundlegende Vorbereitung, erfordert in der Regel statistische thermodynamische Grundlagen.
  • Es müssen zahlreiche Annahmen über die Struktur des Systems getroffen werden, das aus verschiedenen Substanzen in verschiedenen Phasen besteht.
  • Die Mengen sind in großen Mengen.
  • Manchmal entziehen sich die Ursachen und Auswirkungen von Reibung der Wahrnehmung.
  • Sie bestehen aus vielen Elementen, die unabhängig voneinander interagieren.
  • Manchmal ist mathematische Kompetenz erforderlich, um sehr große Zahlen oder ziemlich abstrakte Konzepte zu behandeln.

Manchmal wird diese Stufe mikroskopisch genannt, aber die Atome sind unter dem Mikroskop nicht sichtbar; Darüber hinaus ist die Heisenbergsche Unschärferelation fast immer auf molekularer Ebene wichtig.

Einfaches System

Um ein ideales Gas im Zylinder makroskopisch zu beschreiben, genügt es, den Druck, die Temperatur, die Gasmenge und das Volumen zu berücksichtigen.

Molekulares System

Um ein molekulares System zu beschreiben, müssen Moleküle und Atome betrachtet und alle Positionen mathematisch beschrieben werden, die sie als Druck, Volumen und Temperatur annehmen, wobei das Prinzip der Unsicherheit berücksichtigt wird, das das Verhalten des Systems verursacht und seine elementaren Komponenten.

Kontrolloberfläche

Die Steuerfläche (häufiger die Grenze oder Wand genannt), dass Entität ist, das Material oder rein geometrische, das System von der äußeren Umgebung trennt; ein Beispiel für ein Wandmaterial ist die Oberfläche eines Zylinders (in der Regel aus Gusseisen), während ein Beispiel für eine geometrische Wand der Kontaktfläche zwischen Luft und Wasser in einem Behälter (oder sogar zwischen Wasser und Glas) ist.

Einteilung einer Kontrollzone

Die Wand eines thermodynamischen Systems kann durch drei wesentliche Parameter klassifiziert werden: Permeabilität, Starrheit und Thermalität.

Gemäß seiner Undurchlässigkeit kann die Wand undurchlässig sein, so dass kein Materialfluss möglich ist) oder porös, was einen Fluss von Materie ermöglicht, auch selektiv (wie der Name schon sagt).

Abhängig von der Steifigkeit kann die Wand steif sein (es sind keine Volumenänderungen möglich, daher funktioniert es) oder mobil (es erlaubt Volumenschwankungen, also Arbeit)

Abhängig von der Thermik kann die Wand adiabatische Wand sein (erlaubt keinen Wärmeaustausch) oder diathermische Wand (ermöglicht Wärmeaustausch).

Klassifizierung nach ihren thermodynamischen Systemen. Die vorgenannten thermodynamischen Systeme sind nichts anderes als eine Kombination dieser Eigenschaften:

  • Offenes System: poröse, mobile und diathermische Wand
  • Offenes adiabatisches System: poröse, mobile und adiabatische Wand
  • Geschlossenes System: wasserdichte, mobile und diathermische Wand Geschlossenes adiabatisches System: wasserdichte, mobile und adiabatische Wand Isoliertes System: wasserdichte, starre und adiabatische Wand
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Geändert am: 19. Dezember 2017