سامانه

چکیده: یکی از مفاهیم اولیه ترمودینامیک سامانه است. در ترمودینامیک بخشی از جهان را انتخاب و تغییر انرژی آن را مطالعه می کنند و به آن سامانه می گویند. در این درس به تعریف سامانه و محیط پیرامون آن، انواع سامانه ها و خواص سامانه خواهیم پرداخت.

شرح درس:

به بخشی از جهان که برای مطالعه ترمودینامیکی انتخاب می شود سامانه یا سیستم می گویند. هنگامی که سامانه مشخص شد، هر چیز دیگری که در پیرامون آن باشد محیط نامیده می شود. بقیه جهان هستی پیرامون سامانه، محیط است ولی در عمل فقط نیاز داریم بخشی از جهان را که با سامانه در ارتباط نزدیک است در نظر بگیریم.

دیواره ای که سامانه را از محیط پیرامون آن جدا می کند مرز سامانه نامیده می شود. این مرز ممکن است حقیقی یا مجازی باشد.

انواع سامانه ها:
سامانه ها را براساس نوع مبادله ای که با محیط پیرامون خود دارند به سه دسته تقسیم می کنند:

1- سامانه باز: سامانه ای است که هم ماده و هم انرژی را با محیط مبادله می کند. یک لیوان پر از آب داغ، یک سامانه باز محسوب می شود زیرا هم انرژی گرمایی خود را به محیط می دهد و هم تعدادی از مولکول های سطح آن تبخیر شده و وارد محیط می شوند.

2- سامانه بسته: به سامانه ای گفته می شود که در آن امکان مبادله ماده وجود ندارد و تنها به مبادله انرژی (یا کار) اکتفا می شود. مانند یک زودپز حین پختن غذا و یا یک بادکنک پر از هوا.

3- سامانه منزوی (ایزوله) : سامانه ای است که با محیط خود، مبادله ماده و انرژی (یا کار) ندارد. مانند آب جوش یا چای که در یک فلاسک نگهداری می شود.

خواص سامانه:
برای توصیف یک سامانه از خواص قابل اندازه گیری آن ( مانند حجم، فشار و دمای سامانه) استفاده می شود. به این خواص، خواص ترمودینامیکی یا متغیرهای ترمودینامیکی سامانه می گویند. خواص ترمودینامیکی سامانه به دو دسته تقسیم می شوند:

1- خواص مقداری: خواصی هستند که به مقدار ماده وابسته می باشند؛ مانند جرم، حجم و ...
2- خواص شدتی: خواصی هستند که به مقدار ماده بستگی ندارند. مانند دما، نقطه جوش، نقطه ذوب و ...

نکته: خواصی که یکای آن ها از نوع یکای دما (درجه سانتیگراد، کلوین، فارنهایت) است و خواصی که در مخرج یکای آن ها مقدار گرم، مقدار مول و حجم ماده قرار دارد، خواص شدتی هستند.