Kluczowa różnica między systemem izolowanym a systemem zamkniętym polega na tym, że systemy izolowane nie mogą wymieniać zarówno materii, jak i energii z otoczeniem, ale chociaż systemy zamknięte również nie mogą wymieniać materii z otoczeniem, mogą wymieniać energię.
Dla ułatwienia studiowania chemii dzielimy wszechświat na dwie części. Część, którą będziemy studiować, to „system”, a reszta to „otoczenie”. Na przykład układem może być organizm, naczynie reakcyjne lub nawet pojedyncza komórka. Istnieje granica między systemem a otoczeniem. Granica określa zakres systemu. Czasami wymiana materii i energii przez te granice. Ponadto możemy podzielić system na dwie kategorie; są systemem otwartym i systemem zamkniętym. System izolowany jest formą systemu zamkniętego.
Co to jest system izolowany?
System izolowany jest formą systemu zamkniętego. Różni się jednak od systemu zamkniętego tym, że nie ma kontaktu mechanicznego ani termicznego z otoczeniem. To znaczy; izolowane systemy nie mogą wymieniać zarówno materii, jak i energii z otoczeniem. Ponadto systemy te osiągają równowagę termodynamiczną z czasem, równoważąc ciśnienie, temperaturę lub inne parametry.
W praktyce odosobniony system nie istnieje, ponieważ wszystkie rzeczy wchodzą ze sobą w interakcje w określony sposób. Możemy jednak traktować cały wszechświat jako izolowany system, biorąc pod uwagę, że nie ma transferu materii i energii poza wszechświat. Teoretycznie jest to przydatne przy konstruowaniu modeli. Na przykład pierwsze i drugie prawo termodynamiczne opisują układ izolowany.
Rysunek 01: Porównanie systemu izolowanego z systemami otwartymi i zamkniętymi
Pierwsza zasada termodynamiki mówi, że „energia wewnętrzna systemu izolowanego jest stała”. Druga zasada termodynamiki mówi, że „entropia układu izolowanego wzrasta w trakcie spontanicznego procesu”. Jednak to prawo dotyczy tylko systemów izolowanych. Entropia z czasem wzrośnie w układzie izolowanym i osiągnie maksymalną wartość w równowadze. Krótko mówiąc, całkowita energia tych systemów nigdy nie może wzrosnąć. Zatem entropia nigdy nie może się zmniejszyć.
Co to jest system zamknięty?
W systemie zamkniętym materia nie może przekroczyć granicy. Dlatego sprawa wewnątrz systemu zamkniętego jest zawsze taka sama. Jednak w tego typu systemie energia wymienia się z otoczeniem. Na przykład, gdy zachodzi reakcja, system może się rozszerzać lub może przekazywać energię do otoczenia, jeśli jest w niższej temperaturze.
Rysunek 02: System i jego otoczenie oddzielone granicą
Przykład: Jeśli górną część filiżanki z ciepłą herbatą przykryjemy pokrywką, stanie się to systemem zamkniętym. Tam para nie może wydostać się z systemu. Ponadto cząsteczki gazu z otoczenia nie mogą dostać się do systemu. Dlatego nie ma wymiany materii. Jednak ciepło herbaty wymienia się z otoczeniem. Czujemy ciepło, jeśli dotkniemy pokrywki kubka. Dlatego energia wychodzi na zewnątrz jako energia cieplna. Tam układ osiąga równowagę z otoczeniem, gdy temperatura wewnątrz i na zewnątrz układu się wyrówna.
Jaka jest różnica między systemem izolowanym a systemem zamkniętym?
Granica oddziela system i jego otoczenie. Możemy nazwać system jako system otwarty lub zamknięty w zależności od wymiany materii i energii przez tę granicę. System izolowany jest również formą systemu zamkniętego. Kluczową różnicą między systemem izolowanym a systemem zamkniętym jest to, że systemy izolowane nie mogą wymieniać zarówno materii, jak i energii z otoczeniem, ale chociaż systemy zamknięte nie mogą wymieniać materii z otoczeniem, mogą wymieniać energię.
Jako kolejna ważna różnica między systemem izolowanym a systemem zamkniętym, możemy powiedzieć, że entropia systemu izolowanego nigdy nie może się zmniejszyć, podczas gdy entropia systemu zamkniętego może się zmniejszyć. Ponadto systemy izolowane są teoretyczne; oznacza to, że systemy te w rzeczywistości nie istnieją. Jednak w rzeczywistości istnieją systemy zamknięte.
Podsumowanie – system izolowany vs system zamknięty
Systemy są dwojakiego rodzaju; są systemem otwartym i systemem zamkniętym. Systemy izolowane są również rodzajem systemu zamkniętego. Jest jednak między nimi kilka różnic. Kluczowa różnica między systemem izolowanym a systemem zamkniętym polega na tym, że systemy izolowane nie mogą wymieniać zarówno materii, jak i energii z otoczeniem, ale chociaż systemy zamknięte również nie mogą wymieniać materii z otoczeniem, mogą wymieniać energię.
