熱 力學 系統
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- 霸佔
一 個 容量 有限 嘅空間 ; 有 一 條 具有 明確 定義 嘅界 限 (boundary),當 中條 界 限 可 以係純 想像 出 嚟嘅;界 限 以外 嘅空間 係 所謂 嘅環境 (surroundings);物質 同 能 量 (假設 條 界 限 容 許 )可 以喺系統 同 環境 之 間 流動 。
界 限
[固定 (fixed)定 可動 (movable):固定 界 限 表示 條 界 限 唔曉郁 ,而界限 可動 就表示 條 界 限 可 以按某 啲法則 郁 動 ;喺用抽象 化 嘅數學 模型 模擬 一個熱力學系統嗰陣,固定 界 限 表示 個 系統 嘅容量 係 固定 嘅[註 1],而界限 可動 就表示 個 系統 嘅容量 可 以按某 啲法則 週 期 性 噉改變 。可動 界 限 嘅例子 有 廿 一 世紀 初 嘅機械 入 面 常見 嘅活塞 -喺部機械 正常 運 作 緊嗰陣 ,活塞 會 係 噉上下 來 回 噉郁,令 到 俾嚿活塞 撳住嘅氣體 嘅容量 同 壓力 (睇返理想 氣體 定律 )係 噉跟住 變 。條 界 限 有 滲透 性 (permeability)呢一 個 特性 ,滲透 性 表示 物質 同 能 量 (以作 功 同 熱 等 嘅形式 )有 幾 容易 穿 過 條 界 限 。例 如一 個 夠硬淨 又 密封 嘅氣缸令到 氣體 等 嘅物質 完全 唔能夠穿過 條 界 限 ,物質 冇得由 個 系統 漏 去 外界 或 者 由 外界 滲入個 系統 度 ,不 過 (視 乎個氣 缸用乜嘢物 料 造 )能 量 依然 有 可能 以作功 同 熱 等 嘅形式 離 開 或 者 進入 個 氣 缸[1]。
地球 系統
[地球 有 個 有 返 咁上下 大 嘅容量 。根據 廿 一 世紀 初 嘅估計 ,地球 嘅容量 大約 係 1.0832073×1012立方 千 米 左右 咁大(霸佔一個容量有限嘅空間)。原則 上 ,地球 同 外 太 空 之 間 並 冇一條完全明確嘅界線-地球 嘅大氣 層 係 愈 高空 就愈稀薄 嘅,冇話會 去 到 某 一 個 高度 會 突然 間 由 「有 大氣 層 」變成 「冇大氣 層 」。喺廿世紀 嗰時,科學 家 主流 會 用 卡門線 (Kármán line)嚟定義 地球 ,即 係 指 將太 空 定義 做「離 平均 海 平面 100公里 以外 嘅空間 」[6](有 一條具有明確定義嘅界限)。地球 以外 嘅空間 包括 咗外太 空 -一 個 空 寥寥 、乜都冇咁滯 嘅巨大空 間 (環境 )。
物質 同 能 量 嘅流動 :物質 同 能 量 會 喺地球 內部流動 ,例 如風 會 令 空氣 喺地球 嘅大氣 層 之 內郁動 ;河 同 洋 流 等 嘅力量 會 令 水 喺地球 嘅表面 郁 動 ;雲 同 雨 會 令 水 喺地球 嘅大氣 層 當 中 郁 動 ;火山 爆發 會 令 熔岩 (仲 有 係 熔岩 帶 有 嘅熱能 同 礦物質 )由 地底 移 去 地面 嗰度。地球 施 嘅重力 令 呢啲物質 (同 埋 啲物質 帶 嘅能量 )傾向 留 喺地球 嗰度(唔能夠完全 自由 噉離開 地球 )。物質 同 能 量 又 會 喺地球 同 地球 外部 嘅環境 之 間 流動 (地球 條 界 限 有 一定 嘅滲透 性 ),例 如地球 上 嘅能量 主要 嚟自太陽光 (光 同 熱 )[7],而且時 不時 會 由 太 空 跌落地球 表面 嘅殞石會 帶 啲物質 嚟地球 [8];另一方面 ,物質 同 能 量 又 有 可能 由 地球 流失 返 去 外 太 空 嗰度,地球 各部 份帶有 嘅能量 當 中有 好 多 嘅都會 以熱 輻射 嘅形式 射出 去 外 太 空 -例 如據估計,地球 大氣 層 會 將 大約 相當 於入嚟嘅太陽光 59% 咁多嘅能量 以呢種 形式 射 返 出 去 外 太 空 [9]。
註釋
[- ↑
原則 上 ,「將 界 限 想像 成 固定 」係 為 咗令分析 過程 冇咁撈絞而做嘅假設 。喺實際 上 ,一 個 (例 如)缸當然 係 有 可能 打 爛 嘅,但 如果個 缸夠硬 淨 嘅話,「將 條 界 限 想像 成 固定 」可 以簡化 分析 ,又 唔會令 分析 結果 明 顯 偏 離 實際 數 值。
睇埋
[攷
[- ↑ 1.0 1.1 Bejan, A. (2016). Advanced engineering thermodynamics. John Wiley & Sons.
- ↑ Moran, M. J., Shapiro, H. N., Boettner, D. D., & Bailey, M. B. (2010). Fundamentals of engineering thermodynamics. John Wiley & Sons.
- ↑ Callen, H.B. (1960/1985). Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics, (1st edition 1960) 2nd edition 1985, Wiley, New York, pp. 15, 17.
- ↑ Kleidon, A. (2010). Life, hierarchy, and the thermodynamic machinery of planet Earth. Physics of life reviews, 7(4), 424-460.
- ↑ Buchanan, M. The thermodynamics of Earth. Nature Phys 13, 106 (2017).
- ↑ Voosen, Paul (2018-07-24). "Outer space may have just gotten a bit closer". Science.
- ↑ Peterson, J. (2012). Understanding the thermodynamics of biological order. The American Biology Teacher, 74(1), 22-24.
- ↑ Meteoritical Bulletin Database. Lpi.usra.edu. Retrieved on 27 August 2018.
- ↑ Climate and Earth's Energy Budget. Earth observatory.