Η βασική διαφορά μεταξύ απομονωμένου συστήματος και κλειστού συστήματος είναι ότι τα απομονωμένα συστήματα δεν μπορούν να ανταλλάξουν ύλη και ενέργεια με το περιβάλλον, αλλά, αν και τα κλειστά συστήματα επίσης δεν μπορούν να ανταλλάξουν ύλη με το περιβάλλον, μπορούν να ανταλλάξουν την ενέργεια.
Για την ευκολία της μελέτης της χημείας, χωρίζουμε το σύμπαν σε δύο μέρη. Το μέρος που πρόκειται να μελετήσουμε είναι το «σύστημα», και το υπόλοιπο είναι το «περιβάλλον». Για παράδειγμα, ένα σύστημα μπορεί να είναι ένας οργανισμός, ένα δοχείο αντίδρασης ή ακόμα και ένα μεμονωμένο κύτταρο. Υπάρχει ένα όριο μεταξύ ενός συστήματος και του περιβάλλοντος. Το όριο καθορίζει το εύρος του συστήματος. Μερικές φορές, η ύλη και η ενέργεια ανταλλάσσονται μέσω αυτών των ορίων. Επιπλέον, μπορούμε να ταξινομήσουμε ένα σύστημα σε δύο κατηγορίες. είναι το ανοιχτό σύστημα και το κλειστό σύστημα. Ένα απομονωμένο σύστημα είναι μια μορφή κλειστού συστήματος.
Τι είναι το απομονωμένο σύστημα;
Ένα απομονωμένο σύστημα είναι μια μορφή κλειστού συστήματος. Όμως, διαφέρει από ένα κλειστό σύστημα γιατί δεν έχει ούτε μηχανική ούτε θερμική επαφή με το περιβάλλον του. Αυτό σημαίνει; τα απομονωμένα συστήματα δεν μπορούν να ανταλλάξουν ύλη και ενέργεια με το περιβάλλον. Επιπλέον, αυτά τα συστήματα φτάνουν σε θερμοδυναμική ισορροπία με το χρόνο, εξισορροπώντας την πίεση, τη θερμοκρασία ή άλλες παραμέτρους.
Πρακτικά, ένα απομονωμένο σύστημα δεν υπάρχει επειδή όλα τα πράγματα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με συγκεκριμένους τρόπους. Ωστόσο, μπορούμε να θεωρήσουμε ολόκληρο το σύμπαν ως ένα απομονωμένο σύστημα, λαμβάνοντας υπόψη ότι δεν υπάρχει μεταφορά ύλης και ενέργειας εκτός του σύμπαντος. Θεωρητικά, αυτό είναι χρήσιμο κατά την κατασκευή μοντέλων. Για παράδειγμα, ο πρώτος και ο δεύτερος θερμοδυναμικός νόμος περιγράφουν ένα απομονωμένο σύστημα.
Εικόνα 01: Σύγκριση απομονωμένου συστήματος με ανοιχτά και κλειστά συστήματα
Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής δηλώνει ότι «η εσωτερική ενέργεια ενός απομονωμένου συστήματος είναι σταθερή». Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής λέει ότι «η εντροπία ενός απομονωμένου συστήματος αυξάνεται κατά τη διάρκεια μιας αυθόρμητης διαδικασίας». Ωστόσο, αυτός ο νόμος ισχύει μόνο για μεμονωμένα συστήματα. Η εντροπία θα αυξηθεί με την πάροδο του χρόνου σε ένα απομονωμένο σύστημα και θα φτάσει τη μέγιστη τιμή στην ισορροπία. Εν συντομία, η συνολική ενέργεια αυτών των συστημάτων δεν μπορεί ποτέ να αυξηθεί. Έτσι, η εντροπία δεν μπορεί ποτέ να μειωθεί.
Τι είναι το κλειστό σύστημα;
Σε ένα κλειστό σύστημα, η ύλη δεν μπορεί να περάσει από το όριο. Επομένως, το θέμα μέσα σε ένα κλειστό σύστημα είναι πάντα το ίδιο. Ωστόσο, σε αυτό το είδος συστήματος, η ενέργεια ανταλλάσσεται με το περιβάλλον. Για παράδειγμα, όταν συμβαίνει μια αντίδραση, το σύστημα μπορεί να επεκταθεί ή μπορεί να μεταφέρει την ενέργεια στο περιβάλλον εάν είναι σε χαμηλότερη θερμοκρασία.
Εικόνα 02: Ένα σύστημα και το περιβάλλον του χωρίζονται από ένα όριο
Π.χ.: Αν καλύψουμε την κορυφή ενός ζεστού φλιτζανιού τσαγιού με ένα καπάκι, τότε γίνεται κλειστό σύστημα. Εκεί, ο ατμός δεν μπορεί να διαφύγει από το σύστημα. Επίσης, τα μόρια αερίου στο περιβάλλον δεν μπορούν να εισέλθουν στο σύστημα. Ως εκ τούτου, δεν υπάρχει ανταλλαγή ύλης. Ωστόσο, η θερμότητα του τσαγιού ανταλλάσσεται με το περιβάλλον. Μπορούμε να νιώσουμε τη ζέστη αν αγγίξουμε το καπάκι του φλιτζανιού. Επομένως η ενέργεια έρχεται έξω ως θερμική ενέργεια. Εκεί, το σύστημα επιτυγχάνει μια ισορροπία με το περιβάλλον όταν η θερμοκρασία εντός και εκτός του συστήματος γίνεται ίση.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ απομονωμένου συστήματος και κλειστού συστήματος;
Ένα όριο χωρίζει ένα σύστημα από το περιβάλλον του. Μπορούμε να ονομάσουμε ένα σύστημα είτε ως ανοιχτό είτε ως κλειστό σύστημα ανάλογα με την ανταλλαγή ύλης και ενέργειας μέσω αυτού του ορίου. Ένα απομονωμένο σύστημα είναι επίσης μια μορφή κλειστού συστήματος. Η βασική διαφορά μεταξύ απομονωμένου συστήματος και κλειστού συστήματος είναι ότι τα απομονωμένα συστήματα δεν μπορούν να ανταλλάξουν ύλη και ενέργεια με το περιβάλλον, αλλά, αν και τα κλειστά συστήματα δεν μπορούν να ανταλλάξουν ύλη με το περιβάλλον, μπορούν να ανταλλάξουν την ενέργεια.
Ως άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ απομονωμένου συστήματος και κλειστού συστήματος, μπορούμε να πούμε ότι η εντροπία ενός απομονωμένου συστήματος δεν μπορεί ποτέ να μειωθεί ενώ η εντροπία ενός κλειστού συστήματος μπορεί να μειωθεί. Επιπλέον, τα απομονωμένα συστήματα είναι θεωρητικά. Αυτό σημαίνει ότι αυτά τα συστήματα δεν υπάρχουν στην πραγματικότητα. Ωστόσο, στην πραγματικότητα υπάρχουν κλειστά συστήματα.
Σύνοψη – Απομονωμένο σύστημα εναντίον Κλειστού συστήματος
Τα συστήματα είναι δύο τύπων. είναι το ανοιχτό σύστημα και το κλειστό σύστημα. Τα απομονωμένα συστήματα είναι επίσης ένας τύπος κλειστού συστήματος. Ωστόσο, υπάρχουν λίγες διαφορές μεταξύ τους. Η βασική διαφορά μεταξύ απομονωμένου συστήματος και κλειστού συστήματος είναι ότι τα απομονωμένα συστήματα δεν μπορούν να ανταλλάξουν ύλη και ενέργεια με το περιβάλλον, αλλά, αν και τα κλειστά συστήματα επίσης δεν μπορούν να ανταλλάξουν ύλη με το περιβάλλον, μπορούν να ανταλλάξουν την ενέργεια.
