Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Warto przeczytać

Układ termodynamiczny to makroskopowy układ fizycznymakroskopowy układ fizycznymakroskopowy układ fizyczny, podlegający prawom termodynamiki. Wszystkie elementy, które nie wchodzą w skład układu nazywa się jego otoczeniem.

W zależności od sposobu oddziaływania z otoczeniem układy termodynamiczne dzieli się na:

Układ otwarty to taki układ termodynamiczny, w którym może zmieniać się masa substancji oraz może zachodzić wymiana energii z otoczeniem.

Układem otwartymukład otwartyUkładem otwartym jest gwiazda, w której zachodzą ciągłe przemiany materii i energii. Gwiazda emituje, poza swoje wnętrze, zarówno energię jak i materię.

A co z górą lodową (Rys. 1.)? Górę lodową można traktować jako układ termodynamiczny otwartyukład otwartyukład termodynamiczny otwarty, gdyż zmienia się jej masa. Góra lodowa także wymienia energię z otoczeniem. Świadczy o tym obserwowane zjawisko zanikania gór lodowych spowodowane topnieniem i erozją.

R1U4ikngFt5iU
Rys. 1. Góra lodowa - Grenlandia [Żródło: Pixabay]

układzie zamkniętym masa substancji jest stała. Układ taki może jednak wymieniać energię z otoczeniem.

Przykładem układu zamkniętegoukład zamkniętyukładu zamkniętego jest gaz w szczelnie zamkniętym naczyniu. Może to być dmuchana, plastikowa piłka, napełniona powietrzem. Piłka napompowana w temperaturze pokojowej zmniejszy swoją objętość po umieszczeniu jej w chłodnym pomieszczeniu. Masa powietrza wewnątrz piłki nie zmienia się. Obniżenie temperatury otoczenia powoduje przepływ ciepła z układu do otoczenia, wskutek czego maleje temperatura i objętość powietrza wewnątrz piłki. Podobny efekt można zaobserwować podczas lotu samolotem. Fotografie przedstawiają zamknięty w szczelnym opakowaniu batonik, który inaczej wygląda na pokładzie lecącego samolotu (Rys. 2a.) niż na lotnisku (Rys. 2b). Ciśnienie powietrza na pokładzie lecącego samolotu jest niższe niż na lotnisku. Powietrze wewnątrz opakowania, w którym umieszczono batonik, ulega rozprężeniu – rośnie jego objętość. Układ wykonuje pracę.

R1BkX87Qigrte
Rys. 2a.
R1cowNnMSLcJY
Rys. 2b.

Rys. 2. Dwie fotografie batonika zamkniętego w szczelnym opakowaniu wypełnionym powietrzem.
a - podczas lotu samolotem, b - na lotnisku
(fot. Autorki)

Układ izolowany to taki układ termodynamiczny, w którym nie ma ani wymiany materii ani energii z otoczeniem. Przykładem układu izolowanegoukład izolowanyukładu izolowanego jest szczelnie zamknięty termos z herbatą. Izolacja termiczna uniemożliwia przepływ ciepła między herbatą a otoczeniem, a szczelne zamknięcie zapobiega wymianie materii.

Przykład:

Ciecz w otwartym naczyniu jest układem termodynamicznym otwartymukład otwartyukładem termodynamicznym otwartym, gdyż wskutek parowania następuje ubytek masy cieczy. Ta sama ciecz w zamkniętym naczyniu stanowi układ zamkniętyukład zamkniętyukład zamknięty – nie zmienia się masa cieczy, ale możliwa jest wymiana energii z otoczeniem poprzez przepływ ciepła i emisję promieniowania. Jeśli to samo zamknięte naczynie z cieczą umieścimy w szczelnej osłonie termicznej, to otrzymamy układ izolowanyukład izolowanyukład izolowany.

RnGzCriMcV4on
Rys. 3. Ciecz w naczyniu przykładem różnych układów termodynamicznych

Słowniczek

Makroskopowy układ fizyczny
Makroskopowy układ fizyczny

(ang.: macroscopic physical system) obiekt wyodrębniony ze świata, będący przedmiotem badań, składający się z bardzo dużej liczby atomów lub cząstek. Na przykład: gaz zamknięty w naczyniu, kawałek metalu, gwiazda.

Układ otwarty
Układ otwarty

(ang.: open system) układ, który może wymieniać z otoczeniem materię i energię.

Układ zamknięty
Układ zamknięty

(ang.: closed system) układ, który może wymieniać z otoczeniem energię, ale nie wymienia materii.

Układ izolowany
Układ izolowany

(ang.: isolated system) układ, który nie wymienia z otoczeniem materii i energii.