Закрытая система

редактировать

Не разрешает определенные типы перемещений (например, перенос материи) внутрь или из система

A закрытая система - это физическая система, которая не позволяет переносить материю в систему или из нее, однако в различных контекстах, таких как физика, химия или инженерия, передача энергии разрешена или запрещена.

Содержание

1 В физике
- 1.1 В классической механике
- 1.2 В термодинамике
- 1.3 В квантовой физике
2 В химии
3 В технике
4 См. Также
5 Ссылки

В физике

В классической механике

В нерелятивистской классической механике закрытая система - это физическая система, который не обменивается какими-либо веществами со своим окружением и не подвергается воздействию какой-либо сетевой силы, источник которой является внешним по отношению к системе. Замкнутая система в классической механике была бы эквивалентна изолированной системе в термодинамике. Закрытые системы часто используются для ограничения факторов, которые могут повлиять на результаты конкретной проблемы или эксперимента.

В термодинамике

Свойства изолированных, закрытых и открытых систем при обмене энергией и веществом.

В термодинамике замкнутая система может обмениваться энергией (как тепло или работают ), но не имеют значение с его окружением. изолированная система не может обмениваться теплом, работой или материей с окружающей средой, в то время как открытая система может обмениваться энергией и веществом. (Эта схема определения терминов не используется повсеместно, хотя она удобна для некоторых целей. В частности, некоторые авторы используют «закрытую систему», где здесь используется «изолированная система».)

Для простой системы замкнутая система с одним типом частиц (атомом или молекулой) состоит из постоянного числа частиц. Однако для систем, которые претерпевают химическую реакцию, в процессе реакции могут образовываться и разрушаться всевозможные молекулы. В этом случае тот факт, что система замкнута, выражается в том, что общее количество каждого элементарного атома сохраняется, независимо от того, частью какой молекулы он может быть. Математически:

$∑ j = 1 maij N j = bi {\ displaystyle \ sum _ {j = 1} ^ {m} a_ {ij} N_ {j} = b_ {i}}$ $\ sum _ {{j = 1}} ^ {m} a _ {{ij}} N_ {j} = b_ {i}$

где $N j {\ displaystyle N_ {j}}$ $N_ {j}$ - количество молекул j-типа, $aij {\ displaystyle a_ {ij}}$ $a_ {ij}$ - количество атомов элемента i в молекуле j, а b i - общее количество атомов элемента i в системе, которое остается постоянным, поскольку система замкнута. Для каждого элемента системы будет одно такое уравнение.

В термодинамике замкнутая система важна для решения сложных термодинамических задач. Это позволяет устранить некоторые внешние факторы, которые могут повлиять на результаты эксперимента или проблемы, тем самым упрощая ее. Замкнутая система также может использоваться в ситуациях, когда термодинамическое равновесие требуется для упрощения ситуации.

В квантовой физике

Это уравнение, называемое уравнением Шредингера, описывает поведение изолированной или замкнутой квантовой системы, то есть, по определению, системы, которая не обмениваться информацией (например, энергией и / или веществом) с другой системой. Итак, если изолированная система находится в некотором чистом состоянии | ψ (t) ∈ H в момент времени t, где H обозначает гильбертово пространство системы, временную эволюцию этого состояния (между двумя последовательными измерениями).

$i ℏ ∂ ∂ T Ψ (г, T) знак равно ЧАС ^ r (г, T) {\ Displaystyle я \ hbar {\ гидроразрыва {\ partial} {\ partial t}} \ Psi \ left (\ mathbf {r}, t \ right) = {\ hat {H}} \ Psi \ left (\ mathbf {r}, t \ right) \, \!}$ ${\ displaystyle i \ hbar {\ frac {\ partial} {\ partial t}} \ Psi \ left (\ mathbf {r}, t \ right) = {\ hat {H}} \ Psi \ left (\ mathbf {r}, t \ right) \, \!}$

где i - мнимая единица, ħ - Постоянная Планка деленная на 2π, символ ∂ / ∂t обозначает частную производную по времени t, Ψ (греческая буква psi ) - волновая функция квантовой системы, а Ĥ - гамильтониан оператор (который характеризует полную энергию любой данной волновой функции и принимает разные формы в зависимости от по ситуации).

В химии

В химии закрытая система - это замкнутая система, в которой не могут выходить никакие реагенты или продукты, только тепло может свободно передаваться (например, охладитель льда). Замкнутая система может использоваться при проведении химических экспериментов, где температура не играет роли (т.е. достижение теплового равновесия ).

В инженерном

В инженерном контексте закрытая система - это связанная система, т. Е. Определенная, в которой известен каждый вход и каждый результат известен (или может быть известным) в течение определенного времени.

См. Также

Ссылки