30 أمثلة على الأنظمة المفتوحة والمغلقة والمعزولة

نظام مفتوح ومغلق ومعزول

تسمى النظام أو النظام الديناميكي الحراري إلى أي مجموعة من الأشياء التي يسهل اعتبارها كوحدة ويمكنها تبادل الطاقة مع البيئة.

بهذه الطريقة ، فإن دراسة الظواهر التي تحدث في نظام ديناميكي حراري يمكن اختزالها لتحليل سلسلة من المتغيرات البسيطة إلى حد ما.

من خلال طاعة درجة العزلة التي تقدمها هذه الأنظمة فيما يتعلق ببيئتها ، من الممكن التعرف على ثلاثة أنواع مختلفة:

أمثلة على الأنظمة المفتوحة

1. جسم الانسان. نظرًا لأن الجسم في حاجة إلى مادة للطاقة ، فهو نظام مفتوح يتطلب ذلك التبادل مع البيئة من المدخلات العضوية وغير العضوية والطاقة من أجلها تسيير.
2. قدر من الماء المغلي. الطاقة التي تدخلها النيران في النظام تعمل على تحويل الماء إلى غاز ، والذي يتم إطلاقه في البيئة.
3. نار. للحفاظ على النار مشتعلة ، من الضروري تزويد النار بمواد قابلة للاشتعال ، على سبيل المثال فحم أو الفروع الجافة. بدون أن تستهلك هذه المادة ، ستنطفئ النار.
4. محرك احتراق. المحركات هي أنظمة معقدة تولد الحركة من الإمداد المستمر لـ وقود: بنزين ، ديزل ، إلخ.
5. معظم النباتات. ال النباتات إنها تتطلب مادة من أجل بقائها (في شكل ماء ومغذيات) وطاقة (شمسية) لإجراء عملية التمثيل الضوئي الحيوية.
instagram story viewer
6. صندوق سماد. عملية سماد التي تنتج السماد لتسميد المحاصيل تعمل على أساس الإدخال المستمر في السماد نفايات المواد العضوية: قذائف ، قصاصات طعام ، إلخ. بدونها ، ستتوقف عمليات تحلل المادة وكذلك سيتوقف إنتاج السماد.
7. حمامات البخار. لإنتاج البخار الموجود في حمامات الساونا ، يلزم الماء (المادة) والطاقة (النار) لإنتاج بخار الماء والسماح له بالتراكم في الغرفة المغلقة. بعد فترة ، سيختفي البخار وستكون هناك حاجة إلى حقن جديد من المدخلات في النظام.
8. مفاعل نووي. الكهرباء المولدة من المفاعل هي نتاج انشطار اليورانيوم (أو عناصر أخرى) في تفاعل ذري يسمح بتوليد الكثير من الطاقة القابلة للاستخدام ، ولكن أيضًا النفايات السامة التي يجب أن تذهب إلى مكان ما في بيئة.

أمثلة على الأنظمة المغلقة

1. زجاجة ماء بارد معرضة لدرجة حرارة الغرفة. عند إغلاق الزجاجة ، يصبح نقل المادة بين النظام والبيئة أمرًا مستحيلًا: لا يمكن لأي سائل أن يدخل أو يخرج. ومع ذلك ، من الممكن تبادل الطاقة: سوف يسخن الماء تدريجيًا.
2. مقياس حراره. نظرًا لأنه مغلق بإحكام ، فإن محتوى مقياس الحرارة لا يتغير أبدًا ، ولكنه يتفاعل وفقًا لـ درجة الحرارة التي تدركها ، أي أنها حساسة لمدخلات الحرارة (الطاقة).
3. شمس. إذا أهملت المادة التي تتحول إلى طاقة ، فإن الشمس هي مثال على نظام مغلق ، لا يتبادل المادة مع بيئته ، ولكنه يتبادل الطاقة (الإشعاع الشمسي ، ضوء الشمس ، الحرارة).
4. كوكب الأرض. تعمل الأرض دون تبادل للمادة فيما يتعلق بالفراغ الذي يحيط بها أو بالكواكب والأجرام السماوية الأخرى ، ولكنها تستقبل طاقة شمسية باستمرار ، والتي بدونها لن تكون الحياة ممكنة.
5. وعاء به طعام ساخن. ستمنع الحاوية المغلقة بإحكام ، خروج المادة داخلها أو دخولها ، لكنها ستظل تشع حرارة الطعام للخارج.
6. التلفزيونات. هذه القطع الأثرية تعمل من استهلاك الطاقة الكهربائية، ليبعث الضوء بمختلف أنواعه وتعديلاته مع الموجات الصوتية إلى البيئة الخارجية. لكنها لا تتطلب حقن المادة ، ولا تتغير الكتلة بداخلها.
7. قدور الضغط. لا يسمحون للهروب من غازات ولدت في الداخل للعمل على الطعام عن طريق الطهي. لهذا السبب ، تعمل قدور الضغط كنظم مغلقة تمنع هروب المادة ، ولكن ليس من الطاقة التي تخرج على شكل حرارة أو تلك اللازمة لبدء الطهي ، وتأتي أيضًا من الخارج.

أمثلة على الأنظمة المعزولة

1. آمنة. يتم فصل المحتويات في الخزائن بواسطة طبقات سميكة محكمة الغلق من المعدن عن محيطها ، معزولة عن المادة و من الطاقة ، على الأقل في ظل الظروف العادية: إذا رميناها في بركان فمن المؤكد أنها تذوب وتحرق محتويات.
2. البدلة. استخدام هذه البدلات يحمي لفترة من التبادل الحراري بين الماء والجسم ، ويمنع هذا (الأمر) من اختراق الداخل.
3. ترمس. لبعض الوقت ، تحقق الترمس عزل الحرارة الواردة في داخلها وتمنع تسرب ودخول الطاقة والمواد.
4. تجويف حراري. تعمل الأقبية على أساس التقليل الشديد من مدخلات الحرارة ، مع الحفاظ على محتواها باردًا لفترة معينة. بمجرد تجاوز هذا النطاق الزمني ، سيبدأ المحتوى في التسخين.
5. Igloos من الأسكيمو. لقد تم تصميمها بحيث لا تدخل أو تخرج أي حرارة أو مادة.
6. اسطوانة غاز. يتم احتواء الغاز تحت ضغط داخلي ، وهو معزول عن المادة والطاقة من حوله الظروف العادية حيث أنه من الممكن أن يؤدي تسخين الأسطوانة إلى إجبار الغاز على التمدد والحدوث مأساة.
7. الكون. الكون نظام منعزل حيث لا يدخله أو يتركه شيء ، لا مادة ولا طاقة.
8. طعام معلب. في ظل الظروف العادية ، تكون هذه الأطعمة بعيدة عن أي تبادل للمادة أو الطاقة. بالطبع ، يمكن تعريض العلبة للتدفئة أو التبريد ، وحتى إذابتها في درجات حرارة شديد ، ولكن حتى للحظات (وجيزة) سيتم عزل الطعام تمامًا عن الحرارة.
9. غرفة الضغط العالي. مفيد لعزل الغواصين بفقاعات النيتروجين في دمائهم عن الظروف الجوية والغرف الضغط العالي لا يسمح بتبادل المادة أو الطاقة ، أو على الأقل ليس بكميات ملحوظة و بارز.