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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 durch eine reale oder imaginäre Steuerfläche (oder Kante), die starr oder verformbar ist, vom Rest des thermodynamischen Universums (dh von der äußeren Umgebung) getrennt ist.

Ein thermodynamisches System kann der Sitz interner Transformationen und des Austauschs von Materie und / oder Energie mit der externen Umgebung sein (dh alles, was sich außerhalb des Systems befindet, das mit ihm interagiert).

Klassifizierung thermodynamischer Systeme

Innerhalb der Thermodynamik gibt es drei Haupttypen von thermodynamischen Systemen: offen, geschlossen und isoliert. Insbesondere:

  • Thermodynamisches System öffnen. 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 andere Energieformen), durch seine Grenzen zulässt. Ein Beispiel für ein offenes System ist ein mit Wasser gefüllter Teich, in den Wasser eindringen oder aus dem Pool austreten kann und der durch ein Windkühl- und -heizsystem beheizt werden kann.
  • Geschlossenes thermodynamisches System. In der Thermodynamik wird es als geschlossen bezeichnet, wenn es einen Energiefluss mit der äußeren Umgebung durch seine Grenze zulässt (durch Wärme und / oder Arbeit und / oder andere Energieformen), jedoch 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.
  • Thermodynamisches System isoliert. Es wird gesagt, dass ein System isoliert ist, wenn es keinen Energie- oder Massenfluss mit der äußeren Umgebung zulässt.

Jedes dieser Systeme kann aufgrund seiner internen Komplexität weiterhin schematisch dargestellt werden. Die Möglichkeit der Unterteilung in kleinere Teilsysteme. Auf diese Weise erhalten wir, dass ein offenes, adiabatisches offenes, geschlossenes, adiabatisches und isoliertes System sein kann:

  • Einfaches thermodynamisches System: Ein System ist einfach, wenn es durch eine Grenze begrenzt ist, innerhalb derer es keine anderen Wände gibt.
  • Zusammengesetztes thermodynamisches System: Ein System ist zusammengesetzt, wenn es durch eine Grenze begrenzt ist, innerhalb derer sich andere Wände befinden.

Mikroskopische und makroskopische Beschreibung des thermodynamischen Systems

Ein thermodynamisches System kann unter makroskopischen und mikroskopischen Gesichtspunkten betrachtet werden.

Merkmale einer makroskopischen Beschreibung eines einfachen Systems:

  • Es werden keine Annahmen über die Struktur des Systems getroffen.
  • Die zur Beschreibung notwendigen Mengen sind kleine Mengen: Druck, Volumen, Temperatur, Gasmenge.
  • Sie sind mit unseren Sinnen wahrnehmbar.
  • Es gibt die Zustandsgleichung des idealen Gases, die besonders einfach und vielseitig ist; Darüber hinaus erleichtern andere Transformationsgleichungen die Berechnung der ausgetauschten Energien und Massen.

Merkmale einer Beschreibung eines Ökosystems

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

  • Wir müssen zahlreiche Annahmen über die Struktur des Systems treffen, das sich aus verschiedenen Substanzen in verschiedenen Phasen zusammensetzt.
  • Die Mengen sind in großen Mengen.
  • Manchmal entziehen sich die Ursachen und Wirkungen von Reibung der Wahrnehmung.
  • Sie bestehen aus vielen zusammenwirkenden Elementen, manchmal auf komplexe Weise.
  • Manchmal ist die mathematische Kompetenz erforderlich, mit sehr großen Zahlen umzugehen.

Eigenschaften der molekularen Beschreibung eines Systems

  • Es ist eine kompliziertere Beschreibung, der Ansatz erfordert eine breitere Grundvorbereitung, erfordert in der Regel Grundlagen der statistischen Thermodynamik.
  • Es ist notwendig, zahlreiche Annahmen über die Struktur des Systems zu treffen, das aus verschiedenen Substanzen in verschiedenen Phasen besteht.
  • Die Mengen sind in großen Mengen.
  • Manchmal entziehen sich die Ursachen und Wirkungen von Reibung der Wahrnehmung.
  • Sie setzen sich aus vielen Elementen zusammen, die unabhängig voneinander interagieren.
  • Manchmal ist mathematische Kompetenz erforderlich, um mit sehr großen Zahlen oder eher abstrakten Begriffen umzugehen.

Manchmal wird diese Ebene als mikroskopisch bezeichnet, aber Atome, deren Moleküle unter dem Mikroskop nicht sichtbar sind. Darüber hinaus ist das Heisenbergsche Unsicherheitsprinzip auf molekularer Ebene fast immer wichtig.

Einfaches System: Um ein ideales Gas in der Flasche makroskopisch zu beschreiben, genügt es, Druck, Temperatur, Gasmenge und Volumen zu berücksichtigen.

Molekulares System: Um ein molekulares System zu beschreiben, müssen die Moleküle und Atome betrachtet und alle Positionen, die sie als Druck-, Volumen- und Temperaturänderung einnehmen, unter Berücksichtigung des Unsicherheitsprinzips, das das Verhalten verursacht, mathematisch beschrieben werden des Systems und seiner elementaren Komponenten.

Bedienoberfläche

Die Steuerfläche (üblicherweise als Grenze oder Wand bezeichnet) ist die materiell oder rein geometrische Einheit, die das System von der äußeren Umgebung trennt. Ein Beispiel für eine Materialwand ist die Oberfläche eines Zylinders (normalerweise Gusseisen), während ein Beispiel für eine geometrische Wand die Kontaktfläche zwischen Luft und Wasser in einem Glas (oder sogar zwischen Wasser und Glas) ist.

Einstufung eines Kontrollbereichs

Die Wand eines thermodynamischen Systems kann anhand von drei wesentlichen Parametern klassifiziert werden: Permeabilität, Steifheit und Wärme.

Abhängig von ihrer Undurchlässigkeit kann die Wand undurchlässig sein, so dass kein Materiefluss möglich ist, oder porös, so dass auch selektiv ein Materiefluss möglich ist (wie der Name schon sagt).

Abhängig von der Steifigkeit kann die Wand steif sein (Änderungen des Volumens sind nicht zulässig, daher funktioniert sie) oder mobil (Änderungen des Volumens sind zulässig, also arbeiten Sie).

Je nach Thermik kann die Wand eine adiabatische Wand (ermöglicht keinen Wärmeaustausch) oder eine diathermische Wand (ermöglicht einen Wärmeaustausch) sein.

Einteilung nach 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, bewegliche 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: 14. Januar 2020