Ποια είναι η επιφάνεια ελέγχου όσον αφορά τη θερμοδυναμική;
Εδώ είναι μια κατανομή:
* Όγκος ελέγχου: Ο πραγματικός φυσικός χώρος που μας ενδιαφέρει να μελετήσουμε. Θα μπορούσε να είναι ένα δωμάτιο, ένας στρόβιλος, ένας αντιδραστήρας, ή ακόμα και ένα μόνο κελί.
* επιφάνεια ελέγχου: Το φανταστικό όριο που περιβάλλει τον όγκο ελέγχου. Είναι αδιαπέραστο να έχει σημασία, αλλά η ενέργεια μπορεί να τη διασχίσει.
* Σύστημα: Τα πάντα εντός του όγκου ελέγχου.
* περιβάλλον: Όλα εκτός του όγκου ελέγχου.
Γιατί οι επιφάνειες ελέγχου είναι σημαντικές;
Οι επιφάνειες ελέγχου είναι απαραίτητες για την ανάλυση των θερμοδυναμικών διεργασιών επειδή μας επιτρέπουν να:
1. Καθορίστε τα όρια της ανάλυσης μας: Μπορούμε να επικεντρωθούμε στο συγκεκριμένο σύστημα που μας ενδιαφέρει να μελετήσουμε, αγνοώντας τα πάντα εκτός του όγκου ελέγχου.
2. Παρακολούθηση ενέργειας και μεταφοράς μάζας: Οι επιφάνειες ελέγχου μας βοηθούν να κατανοήσουμε πώς η ενέργεια και η μάζα της ροής μέσα και έξω από το σύστημα. Στη συνέχεια, μπορούμε να εφαρμόσουμε νόμους διατήρησης για τον προσδιορισμό των αλλαγών στο σύστημα.
3. Απλοποιήστε σύνθετα συστήματα: Με τη διάσπαση ενός σύνθετου συστήματος σε μικρότερους, καλά καθορισμένους όγκους ελέγχου, μπορούμε να αναλύσουμε κάθε μέρος χωριστά και στη συνέχεια να συνδυάσουμε τα αποτελέσματα για να κατανοήσουμε ολόκληρο το σύστημα.
Παράδειγμα:
Φανταστείτε ένα ψυγείο.
* Όγκος ελέγχου: Το εσωτερικό του ψυγείου, όπου θέλουμε να κρατήσουμε το φαγητό μας κρύο.
* επιφάνεια ελέγχου: Τα τοιχώματα του ψυγείου, που περικλείουν τον όγκο ελέγχου.
* Σύστημα: Ο αέρας και το φαγητό μέσα στο ψυγείο.
* περιβάλλον: Ο αέρας της κουζίνας, ο συμπιεστής και οτιδήποτε άλλο έξω από το ψυγείο.
Μπορούμε να αναλύσουμε τη λειτουργία του ψυγείου μελετώντας τη μεταφορά ενέργειας σε όλη την επιφάνεια ελέγχου. Η θερμότητα ρέει στο ψυγείο μέσα από τους τοίχους και ο συμπιεστής αφαιρεί τη θερμότητα από το εσωτερικό. Η επιφάνεια ελέγχου μας βοηθά να επικεντρωθούμε στις ανταλλαγές ενέργειας που σχετίζονται με τη διατήρηση του κρύου των τροφίμων.
Συνοπτικά: Οι επιφάνειες ελέγχου είναι ισχυρά εργαλεία στη θερμοδυναμική. Μας βοηθούν να καθορίσουμε τα συστήματα, να αναλύσουμε την ενέργεια και τη μεταφορά μάζας και να κατανοήσουμε τα πολύπλοκα συστήματα, σπάζοντας τα σε διαχειρίσιμα εξαρτήματα.
