12 ตัวอย่างระบบอุณหพลศาสตร์ - วิทยาศาสตร์ - 2026

ขอบเขตเป็นวัตถุของการศึกษาของอุณหพลศาสตร์ ระบบสามารถกำหนดเป็นสสารจำนวนหนึ่งหรือพื้นที่ในพื้นที่ที่ให้ความสำคัญกับการวิเคราะห์ปัญหา

ในทางกลับกันคำว่าอุณหพลศาสตร์ได้รับการประกาศเกียรติคุณโดยนักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษทอมสันซึ่งรวมรากศัพท์ภาษากรีกสำหรับความร้อน (Θέρμη: เทอร์โม) และกำลังหรือแรง (δύναμις: dynamis)

อุณหพลศาสตร์เป็นสาขาของฟิสิกส์ที่รับผิดชอบในการศึกษาความร้อนและศักยภาพในการผลิตพลังงานและคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับทั้งสองด้าน

ประเภทของระบบอุณหพลศาสตร์

ในตัวอย่างแรกแนวคิดพื้นฐานบางประการที่เกี่ยวข้องกับระบบอุณหพลศาสตร์ ได้แก่ สิ่งแวดล้อมขอบเขตของระบบและจักรวาล

สภาพแวดล้อมคือทุกสิ่งที่อยู่ภายนอกระบบและขีด จำกัด คืออินเทอร์เฟซที่แยกออกจากสภาพแวดล้อม ในที่สุดจักรวาลก็คือการรวมกันของสององค์ประกอบนี้

ระบบอุณหพลศาสตร์อาจเป็นสารตัวอย่างหรือเครื่องจักรใด ๆ ที่แยกออกจากสภาพแวดล้อมด้วยวิธีที่กำหนดไว้อย่างดี

การแยกนี้อาจเป็นของจริงหรือในจินตนาการก็ได้ นอกจากนี้ควรพิจารณาด้วยว่าทั้งเรขาคณิตหรือองค์ประกอบทางเคมีหรือสถานะทางกายภาพของระบบอุณหพลศาสตร์ไม่ได้ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าดังนั้นสิ่งใด ๆ จึงสามารถเปลี่ยนแปลงได้

ในทางกลับกันระบบอุณหพลศาสตร์มีสามประเภท: ปิดเปิดและแยก ในระบบปิดสามารถถ่ายเทพลังงานระหว่างระบบและสภาพแวดล้อมได้ แต่ไม่ใช่มวล

หากสามารถถ่ายโอนทั้งสองได้แสดงว่าเป็นระบบเปิด ในทางกลับกันหากไม่มีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมระบบจะแยกออกจากกัน

15 ตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมของระบบอุณหพลศาสตร์

ระบบปิด

ในกรณีของระบบอุณหพลศาสตร์แบบปิดสสารจะไม่ข้ามขอบเขตของระบบ อย่างไรก็ตามพลังงานสามารถข้ามมันได้ แต่อยู่ในรูปของความร้อนหรือการทำงาน ระบบต่อไปนี้แสดงประเภทนี้:

- ลูกสูบลมปิดผนึก

- สารทำความเย็นในระบบทำความเย็น

-Calorimeter

- ดาวเคราะห์โลก (ได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์ แต่ในทางปฏิบัติไม่ได้แลกเปลี่ยนสสารกับภายนอก)

- หม้ออัดแรงดัน (หากปิดระบบทั้งหมดอาจเสี่ยงต่อการระเบิด)

ระบบเปิด

ในระบบประเภทนี้มีการแลกเปลี่ยนพลังงานกับสิ่งแวดล้อมและไม่มีสิ่งกีดขวางมวลหรือสสารที่จะข้ามขีด จำกัด ของระบบ

นอกจากนี้งานจะทำในหรือโดยระบบ ตัวอย่างบางส่วนของระบบอุณหพลศาสตร์แบบเปิด ได้แก่ :

- ต้มน้ำในหม้อที่ไม่มีฝาปิด (ความร้อนและไอน้ำซึ่งเป็นเรื่องสำคัญหนีไปในอากาศ)

-Turbines

-Compressors

- เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

-ร่างกายมนุษย์

ระบบที่แยกได้

ระบบแยกเป็นระบบที่ไม่ได้ทำงานในหรือโดยระบบ ไม่มีการนำความร้อนออกหรือเพิ่มออกจากระบบ

นอกจากนี้สสารจะไม่ไหลเข้าหรือออกจากมัน ระบบอุณหพลศาสตร์น้อยมากที่แยกได้โดยสิ้นเชิง ตัวอย่างนี้ ได้แก่ :

- ถังเหล็กปิดผนึกแข็งที่มีไนโตรเจนเหลว

- ชุดนีโอพรีน

- ถังออกซิเจน

- จักรวาลทางกายภาพทั้งหมด

- กระติกน้ำร้อน (เพื่อให้ของเย็นหรือร้อน)

อ้างอิง

1. อู๋ซี. (2545). เทอร์โมไดนามิกส์วิศวกรรมคอมพิวเตอร์อัจฉริยะและการวิเคราะห์วัฏจักร นิวยอร์ก: สำนักพิมพ์โนวา
2. แน็ก, PK (2013). อุณหพลศาสตร์วิศวกรรม. นิวเดลี: การศึกษาของ McGraw-Hill
3. ฮัน, F. (2017). หลักสูตรที่ทันสมัยในฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัย: ทัศนศาสตร์ฟิสิกส์ความร้อนฟิสิกส์สมัยใหม่ สิงคโปร์: World Scientific Publishing Company.
4. Freiesleben Hansen, P. (2009). ศาสตร์แห่งวัสดุก่อสร้าง. ลอนดอน: Springer Science & Business Media
5. Rauf, BS (2012). อุณหพลศาสตร์สร้างขึ้นอย่างง่ายสำหรับวิศวกรพลังงาน จอร์เจีย: สำนักพิมพ์เฟอร์มอนท์