Diferența cheie dintre sistemul izolat și sistemul închis este că sistemele izolate nu pot face schimb de materie și energie cu mediul înconjurător, dar, deși sistemele închise nu pot face nici un schimb de materie cu mediul înconjurător, pot face schimb de energie.
Pentru ușurința studierii chimiei, împărțim universul în două părți. Partea pe care o vom studia este „sistemul”, iar restul este „împrejurimile”. De exemplu, un sistem poate fi un organism, un vas de reacție sau chiar o singură celulă. Există o graniță între un sistem și mediul înconjurător. Limita definește domeniul de aplicare al sistemului. Uneori, materia și energia schimbă prin aceste granițe. Mai mult, putem clasifica un sistem în două categorii; sunt sistemul deschis și sistemul închis. Un sistem izolat este o formă de sistem închis.
Ce este sistemul izolat?
Un sistem izolat este o formă a unui sistem închis. Dar, diferă de un sistem închis, deoarece nu are nici contact mecanic, nici termic cu înconjurul său. Asta inseamna; sistemele izolate nu pot face schimb atât de materie, cât și de energie cu mediul înconjurător. În plus, aceste sisteme ating echilibrul termodinamic în timp, prin echilibrarea presiunii, a temperaturii sau a altor parametri.
Practic, un sistem izolat nu există, deoarece toate lucrurile interacționează unele cu altele în anumite moduri. Cu toate acestea, putem considera întregul univers ca un sistem izolat, având în vedere că nu există transfer de materie și energie în afara universului. Teoretic, acest lucru este util la construirea modelelor. De exemplu, prima și a doua lege termodinamică descriu un sistem izolat.
Figura 01: Comparația sistemului izolat cu sistemele deschise și închise
Prima lege a termodinamicii spune că „energia internă a unui sistem izolat este constantă”. A doua lege a termodinamicii spune că „entropia unui sistem izolat crește în cursul unui proces spontan”. Cu toate acestea, această lege este valabilă numai pentru sisteme izolate. Entropia va crește în timp într-un sistem izolat și va atinge valoarea maximă la echilibru. Pe scurt, energia totală a acestor sisteme nu poate crește niciodată. Astfel, entropia nu poate scădea niciodată.
Ce este sistemul închis?
Într-un sistem închis, materia nu poate trece prin graniță. Prin urmare, materia din interiorul unui sistem închis este întotdeauna aceeași. Cu toate acestea, în acest tip de sistem, energia schimbă cu mediul înconjurător. De exemplu, atunci când are loc o reacție, sistemul se poate extinde sau poate transfera energia mediului înconjurător dacă acesta este la o temperatură mai scăzută.
Figura 02: Un sistem și împrejurimile sale separate printr-o graniță
Ex: Dacă acoperim partea superioară a unei cești de ceai cald cu un capac, atunci aceasta devine un sistem închis. Acolo, aburul nu poate scăpa din sistem. De asemenea, moleculele de gaz din jur nu pot intra în sistem. Prin urmare, nu există nici un schimb de materie. Cu toate acestea, căldura ceaiului se schimbă cu împrejurimile. Putem simți căldura dacă atingem capacul cupei. Prin urmare, energia vine afară ca energie termică. Acolo, sistemul atinge un echilibru cu mediul înconjurător atunci când temperatura din interiorul și din exteriorul sistemului devine egală.
Care este diferența dintre sistemul izolat și sistemul închis?
O graniță separă un sistem de împrejurimile acestuia. Putem numi un sistem fie ca sistem deschis, fie ca sistem închis, în funcție de schimbul de materie și energie prin această limită. Un sistem izolat este, de asemenea, o formă a unui sistem închis. Diferența cheie dintre sistemul izolat și sistemul închis este că sistemele izolate nu pot face schimb de materie și energie cu mediul înconjurător, dar, deși sistemele închise nu pot face schimb de materie cu mediul înconjurător, pot face schimb de energie.
Ca o altă diferență importantă între sistemul izolat și sistemul închis, putem spune că entropia unui sistem izolat nu poate scădea niciodată, în timp ce entropia unui sistem închis poate scădea. Mai mult, sistemele izolate sunt teoretice; asta înseamnă că aceste sisteme nu există în realitate. Cu toate acestea, sistemele închise există în realitate.
Rezumat – Sistem izolat vs sistem închis
Sistemele sunt de două tipuri; sunt sistemul deschis și sistemul închis. Sistemele izolate sunt, de asemenea, un tip de sistem închis. Cu toate acestea, există puține diferențe între ele. Diferența cheie dintre sistemul izolat și sistemul închis este că sistemele izolate nu pot face schimb de materie și energie cu mediul înconjurător, dar, deși sistemele închise nu pot face nici un schimb de materie cu mediul înconjurător, pot face schimb de energie.
