Закон сохранения импульса, замкнутая система тел, вектор импульса
Тестирование онлайн
Замкнутая система тел
Это система тел, которые взаимодействуют только друг с другом. Нет внешних сил взаимодействия.
В реальном мире такой системы не может быть, нет возможности убрать всякое внешнее взаимодействие. Замкнутая система тел — это физическая модель, как и материальная точка является моделью. Это модель системы тел, которые якобы взаимодействуют только друг с другом, внешние силы не берутся во внимание, ими пренебрегают.
Закон сохранения импульса
В замкнутой системе тел векторная сумма импульсов тел не изменяется при взаимодействии тел. Если импульс одного тела увеличился, то это означает, что у какого-то другого тела (или нескольких тел) в этот момент импульс уменьшился ровно на такую же величину.
Рассмотрим такой пример. Девочка и мальчик катаются на коньках. Замкнутая система тел — девочка и мальчик (трением и другими внешними силами пренебрегаем).
Девочка стоит на месте, ее импульс равен нулю, так как скорость нулевая (см. формулу импульса тела). После того как мальчик, движущийся с некоторой скоростью, столкнется с девочкой, она тоже начнет двигаться. Теперь ее тело обладает импульсом. Численное значение импульса девочки ровно такое же, на сколько уменьшился после столкновения импульс мальчика.
Одно тело массой 20кг движется со скоростью , второе тело массой 4кг движется в том же направлении со скоростью . Чему равны импульсы каждого тела. Чему равен импульс системы?
Импульс системы тел — это векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему. В нашем примере, это сумма двух векторов (так как рассматриваются два тела), которые направлены в одну сторону, поэтому
Сейчас вычислим импульс системы тел из предыдущего примера, если второе тело двигается в обратном направлении.
Так как тела двигаются в противоположных направлениях, получаем векторную сумму импульсов разнонаправленных. Подробнее о сумме векторов.
Главное запомнить
1) Что такое замкнутая система тел;
2) Закон сохранения импульса и его применение
Замкнутая система — автоматическое управление
Замкнутая система — автоматическое управление
Cтраница 1
Замкнутая система автоматического управления содержит вычислительное устройство, вырабатывающее дискретные команды. Объект управления представляет собой фильтр нижних частот, на который действует белый шум. [1]
Замкнутая система автоматического управления может быть представлена несколькими операционными блоками, которые связывают отдельные переменные величины системы, являющиеся функциями времени. Каждый отдельный блок представляется дифференциальным уравнением. [2]
Замкнутые системы автоматического управления различаются по назначению: системы поддержания постоянства регулируемой переменной, системы программного управления и следящие системы.
Замкнутые системы автоматического управления работают всегда в реальном масштабе времени и правильность выполнения целевой функции контролируется с помощью обратных связей. По цепям обратной связи в систему управления непрерывно поступают сигналы о необходимости внесения корректировки в ход процесса. [4]
Замкнутые системы автоматического управления являются более совершенными, чем разомкнутые, но в то же время и более сложными. [5]
Замкнутыми системами автоматического управления называются системы, имеющие замкнутый цикл управления. [6]
Пример замкнутой системы автоматического управления, выполняющей вторую функцию, показан на рис. 1 — 2, где представлен генератор постоянного тока с поддержанием напряжения за счет отрицательной обратной связи по напряжению.
При возрастании нагрузки сигнал обратной связи а ВЫх падает, а сигнал и на входе преобразователя П возрастает.
[7]
Пример замкнутой системы автоматического управления, выполняющей вторую функцию, показан на рис. 1 — 2, где представлен генератор постоянного тока с поддержанием напряжения за счет отрицательной обратной связи по напряжению. Эта обратная связь связывает выходную величину иВЬ1х с входной [ / вх. При возрастании нагрузки сигнал обратной связи а Вых падает, а сигнал и на входе преобразователя П возрастает. [8]
Такую
В замкнутых системах автоматического управления ( рис. 18 — 9) или, как их иногда называют, системах автоматического регулирования имеется обратная связь с выхода — на вход.
Действие такой системы основано на сравнении выходной величины со входной ( или с образцовым, заранее установленным значением) и выработке управляющих сигналов, соответствующих результату этого сравнения. Сравнение входной и выходной величин осуществляется специальным измерительным элементом ИЗ.
[11]
При анализе замкнутых систем автоматического управления, содержащих стохастические нелинейности, неизбежны трудности, обусловленные невозможностью заранее предсказать характер законов распределения координат системы. [12]
Питание электродвигателя в замкнутой системе автоматического управления производится от индивидуального регулируемого преобразователя. В электроприводах постоянного тока применяют электромашинные ( система Г — Д) и статические преобразователи ( система УРВ-Д и ТП-Д), в электроприводах переменного тока различные преобразователи частоты. [14]
Согласно этому критерию, замкнутая система автоматического управления будет устойчива, если амплитудно-фазовая характеристика разомкнутой системы охватывает т / 2 раз критическую точку ( — 1; / 0) в положительном направлении, где т — число корней характеристического уравнения разомкнутой системы с положительной вещественной частью.
[15]
Страницы: 1 2 3 4
ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ — это… Что такое ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ?
- ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
- ЗАМКНУТАЯ система УПРАВЛЕНИЯ — система управления с замкнутым (посредством обратной связи) контуром передачи воздействий. Является одним из основных типов систем автоматического управления. Управляющие воздействия в замкнутых системах управления вырабатываются в функции отклонения значения управляемой величины от требуемого закона ее изменения. Пример замкнутой системы управления — центробежный регулятор частоты вращения вала двигателя.
Большой Энциклопедический словарь. 2000.
- ЗАМИРАНИЯ
- ЗАМКНУТАЯ ТЕЛЕВИЗИОННАЯ СИСТЕМА
Смотреть что такое «ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ» в других словарях:
замкнутая система управления
— Система управления, в которой осуществлено управление с обратной связью.
[Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 107. Теория управления. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1984 г.] Тематики автоматизация, основные… … Справочник технического переводчиказамкнутая система управления — система управления с замкнутым (посредством обратной связи) контуром передачи воздействий. Является одним из основных типов систем автоматического управления. Управляющие воздействия в замкнутой системе управления вырабатываются в функции… … Энциклопедический словарь
замкнутая система управления — uždaroji valdymo sistema statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. closed loop control system; closed loop gain; monitored control system vok. geschlossenes Regelungssystem, n; Regelkreis, m; Regelkreisverstärkung, f; Regelsystem, n rus.… … Automatikos terminų žodynas
Замкнутая система управления — система управления, в которой управляющее воздействие формируется в функции отклонения значения управляемой величины от требуемого закона её изменения.
См. Автоматическое управление … Большая советская энциклопедиязамкнутая система управления — Система управления, в которой осуществлено управление с обратной связью … Политехнический терминологический толковый словарь
система управления по замкнутому контуру — замкнутая система управления — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы замкнутая система управления EN … Справочник технического переводчика
замкнутая система (автоматического регулирования или управления) — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN loop … Справочник технического переводчика
замкнутая система автоматического регулирования или управления — — [Я.
Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN control loop … Справочник технического переводчиказамкнутая система автоматического управления — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN feedback control systemloopFCScontrol loop … Справочник технического переводчика
[Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 107. Теория управления. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1984 г.] Тематики автоматизация, основные… … Справочник технического переводчика
См. Автоматическое управление … Большая советская энциклопедия
Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN control loop … Справочник технического переводчикаЗакон сохранения импульса — урок. Физика, 9 класс.
Рассмотрим изменение импульсов тел при их взаимодействии друг с другом.
Если два или несколько тел взаимодействуют только между собой (то есть не подвергаются воздействию внешних сил), то эти тела образуют замкнутую систему.
Импульс, равный векторной сумме импульсов тел, входящих в замкнутую систему, называется суммарным импульсом этой системы.
Результирующая векторная величина импульса системы тел равна векторной сумме импульсов тел, её составляющих:
pсум→=p1→+p2→+…+pn→.
Закон сохранения импульса
Суммарный импульс системы тел до взаимодействия равен суммарному импульсу этой системы тел после взаимодействия.
В этом заключается закон сохранения импульса, который называют также законом сохранения количества движения.
Закон сохранения импульса впервые был сформулирован Р. Декартом. В одном из своих писем он написал:«Я принимаю, что во Вселенной, во всей созданной материи есть известное количество движения, которое никогда не увеличивается, не уменьшается, и, таким образом, если одно тело приводит в движение другое, то теряет столько своего движения, сколько его сообщает».
Для примера возьмем систему из двух тел: шары массами m1 и m2 равномерно и прямолинейно движутся со скоростями v1 и v2, причем их скорости противоположно направлены, то есть шары движутся навстречу друг другу. Импульсы шаров записываются p1→=m1v1→ и p2→=m2v2→ соответственно.
Когда шары приблизятся друг к другу, произойдет столкновение. Удар не будет мгновенным, он займёт пусть малое, но вполне измеримое время \(t\), при этом появятся силы взаимодействия F1→ и F2→, которые будут приложены к первому и второму шарам соответственно. Как известно, под действием силы скорость тела меняется, поэтому изменятся и скорости шаров. После столкновения модули и направления скоростей могут быть совершенно иными, поэтому обозначим скорости v1′ и v2′ соответственно. Изменятся и импульсы шаров, они станут равны p1→′=m1v1→′ и p2→′=m2v2→′ соответственно.
Тогда, согласно закону сохранения импульса, имеют место равенства:
p1→+p2→=p1→′+p2→′
или
m1v1→+m2v2→=m1v1→′+m2v2→′.
Данные равенства являются математической записью закона сохранения импульса.
Закон сохранения импульса выполняется и в том случае, если на тела системы действуют внешние силы, векторная сумма которых равна нулю.
Таким образом, более точно закон сохранения импульса формулируется так:
векторная сумма импульсов всех тел замкнутой системы — величина постоянная, если внешние силы, действующие на неё, отсутствуют или же их векторная сумма равна нулю.
Импульс системы тел может измениться только в результате действия на систему внешних сил. И тогда закон сохранения импульса действовать не будет.
Пример:
при стрельбе из пушки возникает отдача: снаряд летит вперёд, а само орудие откатывается назад. Почему?
Снаряд и пушка — замкнутая система, в которой действует закон сохранения импульса. В результате выстрела из пушки импульс самой пушки и импульс снаряда изменятся. Но сумма импульсов пушки и находящегося в ней снаряда до выстрела останется равной сумме импульсов откатывающейся пушки и летящего снаряда после выстрела.
Обрати внимание!
В природе замкнутых систем не существует. Но если время действия внешних сил очень мало, например, во время взрыва, выстрела и т. п., то в этом случае воздействием внешних сил на систему пренебрегают, а саму систему рассматривают как замкнутую.
Кроме того, если на систему действуют внешние силы, но сумма их проекций на одну из координатных осей равна нулю (то есть силы уравновешены в направлении этой оси), то в этом направлении закон сохранения импульса выполняется.
Великий учёный Исаак Ньютон изобрёл наглядную демонстрацию закона сохранения импульса — маятник, или её ещё называют «колыбель». Это устройство представляет собой конструкцию из пяти одинаковых металлических шаров, каждый из которых крепится с помощью двух тросов к каркасу, а тот в свою очередь — к прочному основанию П-образной формы.
Маятник Ньютона устроен так, что начальный шар передаёт импульс второму шарику, а затем замирает. Нашему глазу на первый взгляд не заметно, как следующий шарик принимает импульс от предыдущего, мы не можем проследить его скорость.
Но, если взглянуть пристальнее, можно заметить, как шарик немножко «вздрагивает». Это объясняется тем, что он совершает движения с посланной ему скоростью, но поскольку расстояние очень маленькое, ему некуда разогнаться, то он может на своём коротком пути передать импульс третьему шарику и в итоге остановиться.
Такое же действие совершает и следующий шарик и т. д. Последнему шарику некуда передавать свой импульс, поэтому он свободно колеблется, поднимаясь на определённую высоту, а затем возвращается, и весь процесс передачи импульсов повторяется в обратном порядке.
Системы замкнутые и незамкнутые — Технарь
Совсем разумеется, что кроме объектов и других компонент, входящих в систему, имеются другие сути, которые в систему не включены и являются наружными по отношению к ней. Составляющие системы могут вести взаимодействие с наружным окружением либо этого взаимодействия может не быть (в данном случае взаимодействие осуществляется только меж компонентами системы).
Система именуется замкнутой (изолированной*), если ее составляющие не ведут взаимодействие с наружными сущностями, также отсутствуют потоки вещества, энергии и инфы из системы либо в нее.
* В физике понятия замкнутой и изолированной систем не являются тождественными, но, для нашего рассмотрения их различия несущественны.
Примером физической замкнутой системы может служить жгучая вода и пар в термосе. В замкнутой системе количество вещества и энергии остается постоянным. Количество же инфы может изменяться как в сторону уменьшения, так и роста — в этом просматривается еще одна особенность инфы как начальной категории мироздания. Замкнутая система является некой идеализацией (модельным представлением), так как стопроцентно изолировать какую-то совокупа компонент от наружных воздействий нереально.
Построив отрицание приведенному выше определению, получим определение системы незамкнутой. Для нее должно быть выделено огромное количество наружных воздействий {E}, оказывающих воздействие (т.
е. приводящих к изменениям) на {А}, {R} и {Р}. Как следует, незамкнутость системы всегда связана с протеканием процессов в ней. Наружные воздействия могут осуществляться в форме каких-либо силовых действий или в форме потоков вещества, энергии либо инфы, которые могут поступать в систему либо выходить из нее. Примером незамкнутой системы является какое-либо учреждение либо предприятие, которые не могут существовать без вещественных, энергетических и информационных поступлений. Разумеется, исследование незамкнутой системы должно включать исследование и описание воздействия на нее наружных причин, а при разработке системы должна предусматриваться возможность возникновения этих причин.
Китайский пример заразителен — Ведомости
В части контроля интернета Россия давно берет пример с Китая. Внесудебная блокировка сайтов, система идентификации пользователей мессенджеров – все это китайцам знакомо с 2000-х гг. Теперь же ученик вполне может обойти самого учителя, по крайней мере на законодательном уровне.
Новейшая российская инициатива в этой области – законопроект сенаторов Андрея Клишаса и Людмилы Боковой, а также депутата Андрея Лугового о суверенном интернете – предлагает создать собственную систему корневых серверов для рунета, по сути – российский интранет, независимый от всемирной сети.
Авторы законопроекта об автономной работе российского сегмента интернета ссылаются на агрессивный характер стратегии национальной кибербезопасности США, принятой в прошлом году, но это только предлог. В пояснительной записке к законопроекту отмечается, что законодательные изменения направлены на обеспечение устойчивой работы рунета в случае, если он будет отключен от всемирной сети. Несмотря на то что реальных прецедентов умышленного отключения от интернета какой-либо страны еще не было, а отключить от интернета Россию технически практически так же сложно, как и США, законопроект поддержали российские силовые структуры, интернет-компании и Роскомнадзор.
Правда, сама идея создать автономные системы управления интернетом тоже родом из Китая.
Концепцию суверенного интернета впервые выдвинул создатель «великого китайского файрвола» Фан Биньсин еще в 2011 г., выступая на Международном симпозиуме по информационной безопасности в Чанше. В основе идей киберсуверенитета лежат четыре принципа. Первый – каждая страна должна обладать полным контролем над своим сегментом интернета. Второй – государство должно иметь возможность защищать свой сегмент интернета от любых внешних атак. Третий – все страны должны иметь равные права на использование ресурсов в интернете. Наконец, четвертый – другие страны не должны контролировать корневые DNS-серверы, через которые осуществляется доступ к национальному сегменту интернета.
А в 2014 г. о правах каждой страны на суверенный интернет заявил председатель КНР Си Цзиньпин в ходе организованной Китаем первой Всемирной конференции по управлению интернетом. Тогда же российское Минкомсвязи провело учения по действиям в случае отключения рунета от инфраструктуры международного интернета. По итогам учений российские чиновники пришли к выводу, что рунет уязвим.
С того момента и в России также стали активно обсуждать концепцию суверенного интернета. Тогдашний министр связи Николай Никифоров заявил о необходимости создания в стране дублирующей структуры интернета.
Общность подходов Россия и Китай решили закрепить двусторонними договоренностями. В 2015 г. страны подписали межправительственное соглашение о сотрудничестве в области международной информационной безопасности, где говорилось о распространении принципа государственного суверенитета на национальные сегменты интернета. А еще через год президент России Владимир Путин и Си Цзиньпин подписали совместное заявление, в котором говорилось, что стратегические подходы двух стран к вопросам обеспечения международной информационной безопасности и управления интернетом совпадают. Стороны признали интернет-суверенитет продолжением и расширением государственного суверенитета в информационном пространстве и заявили о недопустимости вмешательства во внутренние дела других государств, в том числе и в киберпространстве.
Общность подходов заметна и на законодательном уровне – складывается впечатление, что учимся мы в этой области у Китая так же, как в далеких 1950-х годах Китай учился у СССР поднимать народное хозяйство. Внесудебная блокировка интернет-ресурсов? В Китае такой механизм действует с конца 1990-х. Идентификация пользователей мессенджеров по номеру телефона? В Китае обязательная система регистрации реальных имен действует для пользователей мессенджеров, социальных сетей и даже интернет-форумов. Хранение данных пользователей на территории страны? Закон вступил в силу два года назад и т. д.
Но главная проблема – что делать с корневыми серверами DNS – в Китае пока не решена. По сути, это «интернет-телефонная книга», которая связывает набранное в браузере доменное имя сайта с его IP-адресом. Поскольку интернет придумали в США, то и большинство DNS-серверов исторически находится там. Управляет ими ICANN – Корпорация по управлению доменным именами, зарегистрированная в Калифорнии.
Собственно, на этом и основываются опасения за интернет-суверенитет и в России, и в КНР: раз критически важная инфраструктура всей мировой сети находится в США, что делать, если вдруг американцы решат отключить нам интернет?
Законопроект Клишаса, Боковой и Лугового предполагает создание альтернативной системы DNS для рунета на случай отключения от зарубежных корневых серверов. Ранее российский Совет безопасности поручал Минкомсвязи и МИДу проработать со странами БРИКС вопрос создания альтернативной системы серверов DNS для участников группы. Похожую идею продвигает и идеолог китайского интернет-суверенитета Фан Биньсин. Он предлагает создать «межкорневой интеррут» – замкнутую систему для нескольких стран, в которой запросы пользователей на доступ к ресурсам осуществляются напрямую, а не через DNS-серверы. По сути – большую локальную сеть. Но это пока идея, а в России – уже законопроект.
Вопрос в том, а нужно ли все это? ICANN настаивает, что она независима от правительств каких-либо стран и что ее роль – лишь наблюдать за большой и сложной объединенной сетью уникальных идентификаторов, позволяющих компьютерам в интернете находить друг друга.
В совет директоров ICANN входят представители разных стран, поэтому повлиять на деятельность компании власти какой-либо одной страны не могут, отмечают в ICANN.
Но даже если предположить, что ICANN все же отключит от системы доменных имен какой-либо сегмент, IP-адреса все равно останутся, а значит, и доступ к интернет-ресурсам будет возможен, пусть и с определенными неудобствами.
Другой способ отключения от интернета – забрать у местных провайдеров выделенные им блоки IP-адресов. Но в реальности сделать это едва ли возможно. Во-первых, распределением IP-адресов для России занимается RIPE NCC – ассоциация интернет-регистраторов, в которой есть представители от разных стран, в том числе и России. Кроме того, блоки IP-адресов связаны, поэтому, если организация все же пойдет на эту меру, она таким образом нарушит работу интернета и в других странах (вспомним хотя бы прошлогодние попытки Роскомнадзора блокировать по IP-адресу Telegram, от которых пострадали самые разные ресурсы, кроме самого Telegram).
Третий способ, самый эффективный, – физически разрубить интернет-кабель. Бывали случаи, когда целые страны из-за случайных повреждений кабеля оказывались отключенными от всемирной сети. Например, неудачно брошенный якорь в порту Момбасы перерубил оптоволоконный кабель, и некоторое время интернета в Кении не было. А грузинская бабушка – охотница за цветными металлами – однажды оставила на несколько часов без интернета всю Армению, повредив трансграничный интернет-кабель, который она приняла за кусок ценного медного прутка.
Но в таких крупных странах, как Россия или Китай, трансграничный кабель далеко не один и их перерезание – это целая спецоперация, возможная только в условиях полномасштабной войны. И в этом случае, конечно, у стран возникнут куда более насущные проблемы, чем вопрос доступа во всемирную сеть.
Наконец, параллельная работа двух систем – мировой DNS и альтернативной системы DNS, о создании которой думают в России и Китае, – невозможна, потому что система доменных имен интернета иерархическая и корень у нее может быть только один.
Значит, можно создать лишь параллельную реальность – свой собственный, отдельный, закрытый интернет.
Но тут пример придется брать даже не с Китая – с Северной Кореи, где уже работает подобная система – локальная сеть в масштабах страны и выход за пределы этого контура для рядовых пользователей закрыт. Это радикальное решение вопроса. В закрытой экосистеме становятся ненужными другие механизмы контроля: не надо контролировать точки обмена трафиком, применять Deep Packet Inspection, анонимайзеры и VPN исчезнут сами собой – за ненадобностью.
Разомкнутые и замкнутые системы управления электроприводами
Рассмотрим пример данных систем на примере системы управления машиной постоянного тока, работающей по системе тиристорный преобразователь – двигатель (ТП-Д).
В таких системах выходное напряжение на двигателе регулируется с помощью угла открывания тиристора. Разомкнутая система:
При использовании разомкнутой системой управления напряжение Uу регулируется с помощью потенциометра или другого устройства.
При разомкнутом управлении выходное напряжение Uя не отслеживается и считается что оно пропорционально заданному Uу.
При использовании замкнутых систем управления Uу будет представлять из себя разность между сигналом задания и сигналом, пропорциональным регулируемой координате. При регулировании тока:
Здесь формирование сигнала управления Uу будет представлять собой разницу между реальным током якоря и заданием по току, приходящему из вне.
Ниже показана аналоговая схема управления, которая может быть применена как в разомкнутой, так и в замкнутой системе управления:
Положение перекидного переключателя ПП определит тип – разомкнутая или замкнутая. В первом случае напряжение Uу будет зависеть от напряжения задания, которое снимается с потенциометра П1 и преобразуется операционными усилителями ОУ1 и ОУ2. В замкнутой же напряжение с потенциометра П1 будет представлять сигнал задания по току Iз.
т. Сигнал Iя – это напряжение, которое пропорционально якорному току, как вы поняли электродвигателя постоянного тока.
На ОУ3(операционном усилителе) фильтр нужен для сглаживания пульсации тока. Регулятор пропорционально-интегральный (ПИ регулятор) обеспечит необходимое быстродействия системы, а также нужные коэффициенты усиления. Что бы ограничить сигнал, который поступает на ОУ2, заданным максимальным значением используют стабилитрон VD1. Параметры номинальные схемы, указанной выше, являются частным случаем и не являются обязательными для применения в других электроприводах. Свойства электропривода в значительной степени будут зависеть от выбранных проектировщиком постоянных времени узлов и, соответственно, коэффициентов усиления.
Закрытые и открытые системы: определение и примеры — видео и стенограмма урока
Сравнение открытых и закрытых систем
Системы могут быть открытыми или закрытыми. Закрытая система — это система, в которой количество или ряд количеств не могут входить или выходить из системы.
Например, система может быть закрыта для энергии, что означает, что энергия не может входить в систему или выходить из нее. Вакуумная колба-термос действительно хорошо предотвращает выход энергии из системы, чтобы ваш напиток оставался теплым.Так что, возможно, имеет смысл рассматривать ее как закрытую систему, но в реальном мире ни одна система никогда не бывает идеально закрытой, так что это будет только приблизительное значение.
Противоположностью закрытой системы является открытая система. Открытая система — это система, в которой количество или ряд количеств могут входить в систему или выходить из нее в значительной степени. Если вы нальете горячий напиток в кружку, а не в термос, тепло относительно быстро уйдет в окружающую среду. Так что кружка — это, безусловно, открытая система! Открытые системы намного сложнее понять, чем закрытые, поэтому ученые предпочитают работать с закрытыми системами, когда это возможно.Это значительно упрощает объяснение и может быть хорошей отправной точкой, прежде чем пытаться объяснять открытые системы.
Пример
Одно из мест, где ученые чаще всего анализируют замкнутые системы, — это работа над термодинамикой или изучением движения тепловой энергии. Один из законов термодинамики гласит, что тепло может перемещаться только из жарких мест в холодные, если вы не сделаете какую-то «работу», чтобы остановить его. Итак, если вы соприкоснетесь горячим предметом с холодным, тепло перейдет от горячего к холодному.
Если система является закрытой системой, мы могли бы сказать, что тепло, получаемое холодным объектом, равно теплу, теряемому горячим, которое также иногда называют изолированной системой , потому что это система, отключенная от всего остального. Но в реальном мире это не так. В открытой системе тепло также теряется в окружающую среду. Это также говорит нам о том, что ни один двигатель не может быть идеально эффективным; все они тратят немного энергии и теряют тепло для своего окружения.
Краткое содержание урока
Физическая система — это набор частей, которые соединены вместе или иным образом контактируют друг с другом.
Когда мы анализируем ситуацию в науке, важно определить систему, на которую вы смотрите. В зависимости от того, какой объект или объекты вы называете своей системой, ваше исследование может оказаться простым или сложным. Закрытая система — это система, в которой количество или несколько количеств не могут входить или выходить из системы, что также можно описать как изолированную систему (которая отключена от всего остального).С другой стороны, открытая система — это система, в которой количество или несколько количеств могут входить в систему или выходить из нее.
Термодинамика, или изучение движения тепла, является примером той части физики, в которой часто используются системы. Замкнутая система в термодинамике — это система, в которой тепло удерживается внутри системы, как мы видели в примере с вакуумным термосом. Закрытые системы намного проще понять, чем открытые, но в реальном мире ни одна система не является полностью закрытой.Это просто способ упростить вещи и облегчить их понимание и анализ.
Два типа физических систем
| Открыть | Закрыт |
|---|---|
| Физическая система, в которой количество или несколько количеств могут входить или выходить из системы | Также называется изолированной системой. Количество или несколько количеств не могут входить или выходить из системы |
Результаты обучения
Когда вы закончите, вы сможете:
- Назвать физическую систему
- Сравните и противопоставьте открытые и закрытые системы
- Приведите пример открытой и закрытой системы
- Поймите, что ни одна система в реальном мире не закрыта идеально
Термодинамические системы — открытые, закрытые и изолированные системы
Система относится к любой изучаемой части Вселенной.
Если вы проводите эксперимент в стакане, то система, которую вы изучаете, находится в стакане.
Система зависит от окружающих факторов, таких как температура и давление воздуха.
Термодинамика включает изучение обмена тепловой энергией между системой и ее окружением.
Существует три типа термодинамических систем. В зависимости от возможной передачи тепла и вещества они классифицируются как открытые, закрытые или изолированные системы .
Типы термодинамических систем
Открытые системы
Возможно, вы слышали о открытых системах и закрытых системах . Открытая система — это система, которая позволяет свободно передавать энергию и материю из системы.
Например, кипяток без крышки.
Тепло уходит в воздух.
Пар (который является материей) выходит в воздух.
Закрытые системы
Закрытая система, с другой стороны, не допускает обмена веществами, но позволяет передавать энергию.
Позволяет передавать тепло от печи воде
Тепло также передается в окружающую среду
Steam не может сбежать
Пример закрытой системы — скороварка.
Nb: Если система закрыта на 100%, она может взорваться. Вот почему в скороварке должны быть предусмотрены механизмы безопасности для предотвращения избыточного давления в системе, позволяя при необходимости выходить паром.
Изолированные системы
Эта система полностью герметична.
Ни материя, ни тепло не могут передаваться в окружающую среду или из нее.
Пример — Термоколба.
Термо колба предназначена для поддержания температуры пищи.
Термоколба может считаться изолированной системой, но только на короткий период времени.
Он предотвращает передачу тепла и материи в окружающую среду.
В конечном итоге тепло из термо-колбы уйдет в окружающую среду, а содержимое внутри колбы остынет.
примеров закрытых систем в организациях | Малый бизнес
Автор Sampson Quain Обновлено 4 марта 2019 г.
Любую систему управления в организации можно назвать «открытой» или «закрытой». Открытые системы взаимодействуют с другими системами посредством беспрепятственной передачи информации, в то время как закрытые системы работают сами по себе, практически без влияния внешнего мира.
Закрытые системы имеют то преимущество, что они эффективны, потому что существуют четкие процедуры, на которые не влияют внешние воздействия.Лучший способ понять закрытые системы — это увидеть, как они используются в организациях.
Открытая и закрытая система
Компания, использующая открытую систему, взаимодействует со своей средой, предоставляя и получая информацию. В закрытой системе взаимодействия происходят только внутри конкретной системы, что означает, что закрытые системы отключены от внешней среды, и каждое взаимодействие передается внутри этой закрытой системы. Сотрудники закрытых систем внутри организации не общаются с другими отделами о своей деятельности и не получают информации от других отделов.
Независимые сборочные линии
Сборочная линия — это замкнутая система, поскольку выполняемые повседневные действия не зависят и не зависят от внешних сил, таких как то, что делают другие сборочные линии, или взаимодействия между средними уровнями.
и высшее руководство. Рабочие сборочного конвейера выполняют свои повседневные задачи, не беспокоясь о том, что их работа будет прервана таким событием, как собрание персонала. Рабочие сборочного конвейера также должны придерживаться жесткого набора процедур, обеспечивающих эффективность и производительность.Любое взаимодействие вне этой очень точной системы может снизить продуктивность и нанести ущерб графикам, которые часто составляются на месяцы или годы вперед.
Отдел исследований и разработок
Отдел исследований и разработок — это закрытая система, поскольку люди, ответственные за разработку новых продуктов или новых технологий, работают без консультаций с другими подразделениями компании. Это означает, что сотрудники НИОКР изолированы от внешних воздействий и не взаимодействуют ни с чем за пределами своей системы.Для подразделения НИОКР работа в качестве закрытой системы помогает владельцам бизнеса защищать ценную интеллектуальную собственность, которая может стоить миллионы в жизненном цикле нового продукта или услуги.
Системы документирования коммерческой тайны
Некоторые компании хранят коммерческую тайну, которую они должны охранять, чтобы предотвратить кражу этой информации конкурентами. Чтобы сохранить эти секреты, компании иногда создают закрытую систему, в которой эти документы недоступны для других отделов организации и защищены от внешних угроз с помощью систем защиты от вирусов и взлома.
В этой закрытой системе нет необходимости во взаимодействии вне системы, потому что все, что системе требуется для правильного функционирования, содержится в самой системе. Фактически, внешнее взаимодействие в этом случае подвергнет бизнес последствиям, которые могут отразиться на долгие годы.
Что такое замкнутая система в термодинамике?
Замкнутая система в физической системе — это система, в которой на материалы, содержащиеся в системе, не влияют другие внешние агенты.
Термодинамические системы могут быть закрытыми или открытыми.
В термодинамике замкнутая система может обмениваться энергией (например, теплом или работой), но материя не может передаваться через границу.
С другой стороны, открытая система может обмениваться веществом и энергией. Например, на гидроэлектростанции происходит обмен энергии и вещества.
Закрытые системы иногда путают с изолированными системами. В обоих случаях возможна передача энергии.Однако изолированная система не может обмениваться теплом, работой или веществом с окружающей средой, в то время как закрытая система может.
В случае адиабатического процесса в замкнутой системе, даже если тепло и масса не передаются, он может работать.
Термодинамически замкнутую систему можно представить как герметичный контейнер. Это система, стенки которой теплопроводны и могут быть деформируемыми; то есть его объем может быть разным. Если объем изменяется без массообмена, это означает, что его содержимое имеет определенную постоянную объема.
Замкнутая система проходит бесконечное количество промежуточных состояний. Градиенты температуры и давления в системе пренебрежимо малы. Это называется квазиравновесным процессом.
Отношение между теплотой и температурой при добавлении тепла в систему — это удельная теплоемкость. Удельная теплоемкость — это количество энергии, которое необходимо добавить в виде тепла к одной единице массы вещества, чтобы вызвать повышение температуры на одну единицу.
Часто рассматриваемые случаи закрытых систем — это закрытые изотермические системы при постоянном давлении.
Примеры закрытых систем
Чтобы лучше понять концепцию этого типа системы, мы перечислим несколько примеров:
Земля считается закрытой системой. Тепло добавляется к Земле по мере того, как она получает солнечную энергию, в то время как общая масса остается постоянной и (почти) без обмена из космоса.
В скороварке, не позволяющей выходить газу, изменяется энергия, но не масса.
Пища, которую мы готовим, получает тепловую энергию, но ее масса не меняется.Двигатель Стирлинга обменивается энергией с внешним миром, не меняя своей массы. Этот тип двигателя получает внешнюю тепловую энергию и выдает механическую энергию. В этом случае работа, проделанная системой, положительна.
Солнечная тепловая система улавливает энергию Солнца и передает тепловую энергию другой системе. Однако общая масса остается постоянной.
Поршень-цилиндр в двигателе внутреннего сгорания представляет собой только замкнутую систему во время такта сжатия и рабочего такта.В тематических исследованиях система поршень-цилиндр аппроксимируется идеальным газом или атомарным газом.
Пища, которую мы готовим, получает тепловую энергию, но ее масса не меняется.Законы термодинамики в замкнутых системах
Согласно первому закону термодинамики для этих систем, изменение внутренней энергии равно добавленной работе и теплу. Во время взаимодействия между системой и ее окружением количество энергии, полученной системой, должно быть точно равно количеству энергии, потерянной окружением.
Согласно второму закону термодинамики энтропия замкнутой системы увеличивается с поглощением тепла и рассеиванием работы.
В системах этого типа также может применяться сохранение масс классической физики, в которой масса остается постоянной.
В релятивистской физике, однако, уменьшение содержания энергии в системе автоматически уменьшает массу системы.
Открытые и закрытые системы | Encyclopedia.com
Система обычно определяется как группа взаимодействующих единиц или элементов, имеющих общую цель. Единицами или элементами системы могут быть винтики, провода, люди, компьютеры и так далее.Системы обычно классифицируются как открытые системы и закрытые системы, и они могут принимать форму механических, биологических или социальных систем.
Открытые системы относятся к системам, которые взаимодействуют с другими системами или внешней средой, тогда как закрытые системы относятся к системам, имеющим относительно небольшое взаимодействие с другими системами или внешней средой.
Например, живые организмы считаются открытыми системами, потому что они поглощают вещества из окружающей среды, такие как пища и воздух, и возвращают другие вещества в окружающую среду.Например, люди вдыхают кислород из окружающей среды, а
выдыхают в окружающую среду углекислый газ. Аналогичным образом, некоторые организации потребляют сырье при производстве продукции и в результате выбрасывают готовую продукцию и загрязняют окружающую среду. Напротив, часы представляют собой пример замкнутой системы в том смысле, что это относительно автономный, самоподдерживающийся блок, который мало взаимодействует или обменивается с окружающей средой.
У всех систем есть границы, факт, который сразу проявляется в механических системах, таких как часы, но гораздо менее очевиден в социальных системах, таких как организации.Границы открытых систем, поскольку они взаимодействуют с другими системами или средами, более гибкие, чем у закрытых систем, которые жестки и в значительной степени непроницаемы.
Перспектива закрытой системы рассматривает организации как относительно независимые от влияний окружающей среды. Подход закрытых систем рассматривает организацию как систему управления, технологий, персонала, оборудования и материалов, но, как правило, исключает конкурентов, поставщиков, дистрибьюторов и государственных регулирующих органов.Такой подход позволяет менеджерам и теоретикам организаций анализировать проблемы, исследуя внутреннюю структуру бизнеса, не обращая внимания на внешнюю среду.
Перспектива закрытой системы в основном рассматривает организацию как термостат; Для эффективной работы требуется ограниченное воздействие окружающей среды, за исключением изменений температуры. После настройки термостаты не требуют особого обслуживания в связи с их постоянной, самоусиливающейся функцией. В то время как перспектива закрытой системы доминировала на протяжении 1960-х годов, организационные исследования и исследования впоследствии подчеркнули роль окружающей среды.
Вплоть до 1960-х годов менеджеры не игнорировали внешнюю среду, такую как другие организации, рынки, правительственные постановления и т. Д., Но их стратегии и другие процессы принятия решений относительно мало учитывали влияние этих внешних сил. о внутренней деятельности организации.
Теория открытых систем зародилась в естественных науках и впоследствии распространилась на такие разные области, как информатика, экология, инженерия, менеджмент и психотерапия.В отличие от закрытых систем, перспектива открытой системы рассматривает организацию как объект, который принимает входные данные из окружающей среды, трансформирует их и выпускает их в качестве выходных данных в тандеме с взаимным воздействием на саму организацию и среду, в которой она работает. То есть организация становится неотъемлемой частью среды, в которой она расположена, и запускает механизмы обратной связи для результатов, достигнутых выходными данными организации в среде.
По мере того как подход открытых систем распространился среди теоретиков организации, менеджеры начали применять эти взгляды на практике.
Два пионера в этой области, Дэниел Кац и Роберт Кан, начали рассматривать организации как открытые социальные системы со специализированными и взаимозависимыми подсистемами и процессами коммуникации, обратной связи и управления, связывающими подсистемы. Кац и Кан утверждали, что подход закрытых систем не учитывает взаимную зависимость организаций от внешней среды.Например, факторы окружающей среды, такие как клиенты и конкуренты, оказывают значительное влияние на корпорации, подчеркивая существенные отношения между организацией и ее средой, а также важность сохранения внешних ресурсов для достижения стабильной организации.
Кроме того, подход открытых систем служит моделью деловой активности; то есть бизнес как процесс преобразования входов в выходы с пониманием того, что входы берутся из внешней среды, а выходы помещаются в эту же среду.Компании используют ресурсы, такие как рабочая сила, средства, оборудование и материалы, для производства товаров или оказания услуг, и они проектируют свои подсистемы для достижения этих целей.
Таким образом, эти подсистемы аналогичны клеткам в организме, сама организация аналогична организму, а условия внешнего рынка и регулирования аналогичны факторам окружающей среды, таким как качество жилья, питьевая вода, воздух и доступность питания.
Производственная подсистема, например, фокусируется на преобразовании ресурсов в рыночные продукты и часто составляет основную цель компании.Целью граничной подсистемы является получение входов или ресурсов, таких как сотрудники, материалы, оборудование и т. Д., Из окружающей среды за пределами компании, которые необходимы для производственной подсистемы. Эта подсистема также отвечает за предоставление организации информации об окружающей среде. Эта адаптивная подсистема собирает и обрабатывает информацию о деятельности компании с целью содействия адаптации компании к внешним условиям в ее среде. Другая подсистема, управление, контролирует и координирует другие подсистемы, чтобы гарантировать, что каждая подсистема функционирует эффективно.
Подсистема управления должна разрешать конфликты, решать проблемы, распределять ресурсы и так далее.
Чтобы упростить процесс оценки влияния окружающей среды, некоторые теоретики организации используют термин «рабочая среда» для обозначения аспектов среды, которые имеют непосредственное отношение к управленческим решениям, связанным с постановкой целей и их реализацией. В рабочую среду входят заказчики, поставщики, конкуренты, сотрудники и регулирующие органы. Более того, в отличие от закрытых систем, перспектива открытых систем не предполагает, что среда статична.Напротив, изменение — это скорее правило, чем исключение. Следовательно, исследование экологической устойчивости и склонности к изменениям является ключевой задачей компании, делая деятельность организации зависимой от различных экологических факторов.
Как открытая система, организация поддерживает свою стабильность за счет обратной связи, которая относится к информации о выходных данных, которые система получает в качестве входных данных из своей среды задач.
Обратная связь может быть положительной или отрицательной и может привести к изменениям в способах преобразования входов в выходы в организации.Коллиер и Агьеи-Ампома отмечают, что данные обратной связи позволяют организациям с открытыми системами определять влияние своих входов на окружающую среду и последующие действия для поддержания положительных воздействий или корректировки отрицательных воздействий.
Таким образом, разница между закрытыми и открытыми системами заключается в сложности взаимодействия с окружающей средой. Закрытые системы демонстрируют минимальное взаимодействие с окружающей средой из-за их жестко охраняемых и относительно непроницаемых границ.Следовательно, в закрытых системах между организацией и окружающей средой происходит очень слабый обмен информацией, что лишает руководство возможности получать обратную связь из окружающей среды. Более того, закрытые системы обычно статичны и не предоставляют возможности для множества альтернатив для достижения одного и того же результата.
И наоборот, открытые системы, такие как человеческое тело и современные организации, более сильно зависят от окружающей среды. Организации, наблюдающие за управлением открытыми системами, разрабатывают свои операционные стратегии на принципах непрерывного обмена информацией, непрерывной оценки целевого рынка и множества альтернатив для достижения одной и той же цели.Дело в том, что закрытые системы и открытые системы представляют собой континуум, в котором организации более или менее открыты для своей среды. Ключевой определяющей переменной, регулирующей эту степень открытости, является сложность среды, в которой находится организация.
Менеджеры должны принимать во внимание положение своей организации в континууме «открыто-закрыто». Компьютерная операционная система Linux, например, имеет открытый исходный код, и Red Hat, Inc., корпорация, продающая объединенные версии — множество входов от географически рассредоточенных пользователей — представляет собой организацию, которая прекратила бы свое существование, если бы не перспектива открытых систем.
Таким образом, стабильные среды с низкой сложностью более совместимы с относительно закрытой системой или механистическим стилем управления, в то время как быстро меняющиеся среды более совместимы с гибкими, децентрализованными или «органическими» стилями управления.
СМОТРИ ТАКЖЕ Управление изменениями
БИБЛИОГРАФИЯ
Чесбро, Генри У. Открытые инновации: новый императив для создания и получения прибыли от технологий . Бостон: Издательство Гарвардской школы бизнеса, 2003.
Кольер, Пол и Самуэль Агией-Ампома. Управленческий учет: риски и стратегия контроля . Издательство Elsevier, 2006.
Дефиллиппи, Роберт, Майкл Артур и Валери Дж. Линдси. Знания в действии: творческое сотрудничество в глобальной экономике . Blackwell Publishing, 2006.
Кац, Дэниел и Роберт Л. Кан. Социальная психология организаций . Нью-Йорк: John Wiley & Sons, 1978.
Prahalad, Coimbatore K., и Венкат Рамасвами. Конкуренция будущего: создание уникальных ценностей вместе с клиентами . Бостон: Издательство Гарвардской школы бизнеса, 2004.
«Роль информационных технологий в управлении организационными изменениями и организационной взаимозависимостью». Brint.com , 2007. Доступно по адресу: http://www.brint.com/papers/change/change.htm.
Основные определения — Chemistry LibreTexts
Навыки для развития
- Понимать фундаментальные концепции термодинамики
Термодинамика
Термодинамика — это изучение тепла, энергии, работы и того, как они движутся.Это важно, потому что мы должны двигаться или генерировать тепло, чтобы оставаться комфортными зимой и летом; нам нужно выполнять работу, перемещая предметы для самых разных целей; нам нужно вырабатывать химическую энергию, чтобы жить и расти нашим телам и т. д.
Система и окружение
В термодинамике мы часто разделяем Вселенную (то есть все, что существует) на 2 части: систему , которая представляет собой небольшую часть, которая нас интересует, и окружение , которое представляет собой все, что находится вне системы.Это поможет нам задуматься о том, как тепло, энергия и работа перемещаются между частями Вселенной.
Открытые, закрытые и изолированные системы
Открытые системы позволяют энергии и материи (материалу) входить в систему и выходить из нее. Кастрюля на плите — это открытая система, потому что вода может испариться или вылиться внутрь, а тепло может проникнуть в кастрюлю, если плита включена, а также покинуть кастрюлю. Закрытая система не позволяет материи входить или уходить, но позволяет энергии входить или уходить.Крытый горшок на плите — это примерно закрытая система. Изолированная система не позволяет материи или энергии входить или уходить. Термос или холодильник — это примерно изолированная система. По-настоящему изолированных систем не существует.
Функции состояния
Функции состояния — это величины, не зависящие от пути. Ваш банковский баланс — хороший пример. Неважно, как деньги поступили на ваш банковский счет, общая сумма там в любой момент времени является такой, какой она есть, и вы можете легко ее измерить.Неважно, вкладываете ли вы все сразу, или по чуть-чуть каждый месяц, или вкладываете много, а затем медленно тратите … в любое время, когда вы хотите узнать, сколько там, вы просто проверяете. Большинство известных вам величин являются функциями состояния, такими как давление, объем, температура, местоположение и т. Д. Но некоторые величины, которые важны в термодинамике, такие как тепло и работа, определяются только процессом, поэтому они не являются функциями состояния.
Экстенсивный против интенсивного
Extensive относится к свойствам, зависящим от количества материала.Например, объем или давление, создаваемое пробой газа, зависят от того, сколько газа находится в пробе, поэтому они обширны. Интенсивный количества не зависят от того, сколько есть. Например, температура, плотность и т. Д. Если вы разделите образец пополам, он не изменит температуру. Плотность — это соотношение двух экстенсивных свойств, поэтому она интенсивна.
Авторы и авторство
Лекция 1
Лекция 1Лекция 1
Введение в термодинамику
Как следует из названия, Термодинамика — это исследование потока (динамика ) тепла ( термо ) или, в более общем смысле, энергии.Мы будет уделять особое внимание потоку энергии, связанному с химическими реакции, Термохимия. В этом определении подразумевается идея, что энергия течет от где-то к где-то еще. это до нас, чтобы определить эти местоположения. Энергия течет между Системой и его Окрестности .
Примером открытой системы является оплодотворенное куриное яйцо.Система это куриный эмбрион и панцирь, окружение — гнездо и курица. Углекислый газ выходит из системы через оболочку и кислород поглощается оболочкой, чтобы поддерживать метаболизм эмбриона. Итак, происходит обмен массой между системой и окружающей средой. Тепло течет от тела курицы через скорлупу к зародышу, так что там также обмен энергией, что делает эту открытой системой .
Примером закрытой системы может быть стакан с пробкой. на плите. Поскольку стакан (система) закрыт пробкой, обмен не производится. массы между системой и окружающей средой. Тепло течет из горячую пластину через колбу в систему, поэтому происходит обмен энергия. Это закрытая система .
Существует только один пример изолированной системы , в которой нет обмена ни энергией, ни массой, и это наша Вселенная.Экспериментально создать изолированную систему невозможно, но это возможно. теоретически интересная концепция.
Мы можем установить систему в аудитории, запечатанный пластиковый пакет, содержащий кусок сухого льда. Окружение — лабораторный стол, на котором он сидит, и книгу, положенную на сумку. Мы оставим эту систему развиваться в течение оставшейся части лекции.
Когда мы говорим об энергии в системе, мы имеем в виду Внутренний Энергия этой системы, обозначенной символом E. Внутренний Энергия системы — это сумма всех кинетических и потенциалов энергии частиц в этой системе:
E = K.E. + P.E.
Кинетическая энергия — это энергия, которой тело обладает благодаря своему движению. Кинетическая энергия описывается уравнением:
К.Э. = 1/2 мВ 2
, где м, — масса объекта, а v — его скорость.Помните, что Температура — это мера средней кинетической энергии молекул в системе. Это движение называется поступательным движением . и включает случайное перемещение в пространстве.
Потенциальная энергия — это энергия, которой тело обладает за счет позиция относительно других тел.
В мультипликационной версии потенциальной и кинетической энергии наковальня удерживала высоко над головой Вайли Койота обладает потенциалом энергии через его гравитационное притяжение к Земле.Когда наковальня отпущена, потенциальная энергия преобразуется в кинетическая энергия , энергия движения. Когда он ударяет несчастного койота, он снова превращается в потенциальную энергию.
Давайте рассмотрим более научное описание кинетического и потенциального энергия. Кинетическая энергия — это энергия движения . Кинетическая энергия в молекулах можно разбить на три различных компонента:
K.E. итого = K.E. перевод + К.Э. вращение + K.E. вибрация Трансляционный K.E. описывает случайных движений в пространстве молекул в системе. Абсолютная температура, K, является мера средней поступательной кинетической энергии системы. Вращательная и колебательная кинетическая энергия возникает из более упорядоченных движение атомов в молекулах. К.Э. вращение возникает из вращение молекулы и К.E. вибрация включает растяжение и искривление связей между атомами молекулы. Они показаны на рисунке ниже: Потенциальная энергия — энергия позиции . Возникает энергия через взаимодействие заряженных частиц на расстоянии.P.E. = Q 1 Q 2 / r
где Q 1 и Q 2 — заряды, а r расстояние между ними.Как кинетическая энергия, потенциал энергию также можно разбить на компоненты:
P.E. всего = P.E. н-н + P.E. e-e + P.E. e-n + P.E. МВФP.E. n-n представляет собой ядерно-ядерное взаимодействие атомов в молекуле. Поскольку ядра несут положительный заряд, знак этой компоненты потенциальной энергии несет положительный знак. Это трудно держать два положительных заряда рядом друг с другом.Потенциал энергия в этом случае отталкивающая. P.E. e-e представляет электрон-электронное взаимодействие атомов в молекуле. Опять же, это будет отталкивающей силой, так как q 1 и q 2 заряжены отрицательно. P.E. e-n представляет аттракцион ядра одного атома (+) для электронного облака соседнего атом (-). Это сила притяжения, и это сила, которая ведет для образования связи.Последний компонент, P.E. IMF представляет притягивающие межмолекулярные силы. Они варьируются от очень сильных, ион-ионные взаимодействия, через ион-дипольные, водородные связи и диполь-дипольные взаимодействия с самыми слабыми межмолекулярными силами, Лондон Силы рассеивания. Все эти силы включают в себя притяжение противоположные заряды на расстоянии.
Энергию можно обменивать между системой и окружающей средой в двух формах: как тепла, q, или как работа, w .
Нагрев с учетом символа q определяется как обмен энергии вдоль температурного градиента. Энергия течет из более теплого тела к более холодному телу, пока оба не достигнут одинаковой температуры, теплового равновесия. По соглашению, если тепло покидает системы, ему дается отрицательный значение . Этот знак присваивается всем объектам недвижимости , потерянным системой . Когда тепло покидает систему, процесс называется экзотермическим .Когда тепло поступает в систему из окружающей среды , ему дается положительный знак , как и все свойства, полученные системой. Процесс в котором система нагревается, называется эндотермической .
Глядя на систему сухого льда, установленную в аудитории, мы обнаруживаем, что лабораторный стол теперь довольно холодный. Это указывает на то, что тепло отошло от окружение (столешница) в систему, что делает ее эндотермической процесс, с q> 0.
Работа обозначена символом w. Есть много форм работы. Позже в курсе мы рассмотрим электромонтажные работы. Пока мы будем только Считаем механической работой . Он определяется как:
сила = давление x площадь = давление x м 2
расстояние = м
работа = давление x м 3 = давление x объем
Мы видим, что именно такая работа давления / объема происходит в нашей системе сухого льда.Мешок с сухим льдом надулся (заменен в объеме), оказывая на книгу достаточное давление, чтобы поднять ее со скамейки верх примерно на 0,1 м. Система выполнила механические работы с окружающей средой. (книга). Для этой системы w <0. Работа «уходит» из системы. Мы определим механические работы, связанные с изменением объема, как:
w = -P внешний DV
, где P ext — внешнее давление, против которого система работает, а DV — это изменение в объеме системы,
V final — V начальный.