- Tipi di sistemi termodinamici
- 15 esempi concreti di sistemi termodinamici
- Sistemi chiusi
- Sistemi aperti
- Sistemi isolati
- Riferimenti
I sistemi termodinamici sono oggetto di studio della termodinamica. Un sistema può essere definito come una certa quantità di materia, o una regione nello spazio in cui l'attenzione è focalizzata sull'analisi di un problema.
D'altra parte, il termine termodinamico è stato coniato dal fisico e matematico britannico Thomson, che ha combinato le radici greche per il calore (Θέρμη: thermo) e il potere o la forza (δύναμις: dynamis).
La termodinamica è la branca della fisica responsabile dello studio del calore e del suo potenziale di produzione di energia e delle proprietà relative a entrambi gli aspetti.
Tipi di sistemi termodinamici
In primo luogo, alcuni dei concetti di base relativi ai sistemi termodinamici sono ambiente, confine del sistema e universo.
L'ambiente è tutto ciò che è esterno al sistema e il suo limite è l'interfaccia che lo separa dall'ambiente. Infine, l'universo è la combinazione di questi due elementi.
Un sistema termodinamico può essere qualsiasi quantità di sostanza, campione o macchina separata dal suo ambiente in modo ben definito.
Questa separazione può essere reale o immaginata. Va inoltre considerato che né la geometria, né la composizione chimica, né lo stato fisico dei sistemi termodinamici sono predeterminati, quindi nessuno di essi può cambiare.
D'altra parte, ci sono tre tipi di sistemi termodinamici: chiusi, aperti e isolati. Nei sistemi chiusi, l'energia può essere trasferita tra il sistema e l'ambiente circostante, ma non la massa.
Se entrambi possono essere trasferiti, allora è un sistema aperto. D'altra parte, se non c'è alcun tipo di interazione con l'ambiente, il sistema è isolato.
15 esempi concreti di sistemi termodinamici
Sistemi chiusi
Nei casi di sistemi termodinamici chiusi, la materia non attraversa il confine del sistema. Tuttavia, l'energia può attraversarlo, ma sotto forma di calore o lavoro. I seguenti sistemi illustrano questo tipo:
-Pistoni pneumatici sigillati
-Refrigerante in un sistema di refrigerazione
-Calorimetro
-Il pianeta Terra (ottiene energia dal Sole, ma praticamente non scambia materia con l'esterno).
-Vaso di pressione (se il sistema è completamente chiuso, c'è il rischio di esplosione)
Sistemi aperti
In questo tipo di sistema, c'è uno scambio di energia con l'ambiente e non c'è impedimento alla massa o alla materia di oltrepassare i limiti del sistema.
Inoltre, il lavoro viene svolto sul o dal sistema. Alcuni esempi di sistemi termodinamici aperti includono:
-Acqua bollente in una pentola senza coperchio (calore e vapore, che è materia, sfuggono nell'aria)
-Turbines
-Compressori
-Scambiatori di calore
-Il corpo umano
Sistemi isolati
Un sistema isolato è quello in cui il lavoro non viene svolto nel o dal sistema. Né il calore viene rimosso o aggiunto dal sistema.
Inoltre, la materia non scorre dentro o fuori da essa. Pochissimi sistemi termodinamici sono totalmente isolati. Esempi di ciò sono:
-Rigida bombola in acciaio sigillata contenente azoto liquido
-Una tuta in neoprene
-Bombole di ossigeno
-L'intero universo fisico
-Un thermos (per mantenere le cose fredde o calde)
Riferimenti
- Wu, C. (2002). Termodinamica intelligente basata su computer e analisi del ciclo. New York: Nova Publishers.
- Nag, PK (2013). Termodinamica ingegneristica. Nuova Delhi: McGraw-Hill Education.
- Han, F. (2017). Un corso moderno di fisica universitaria: ottica, fisica termica, fisica moderna. Singapore: World Scientific Publishing Company.
- Freiesleben Hansen, P. (2009). La scienza dei materiali da costruzione. Londra: Springer Science & Business Media.
- Rauf, BS (2012). Termodinamica semplificata per gli ingegneri energetici. Georgia: The Fermont Press.