Ключовата разлика между изолирана система и затворена система е, че изолираните системи не могат да обменят материя и енергия с околната среда, но въпреки че затворените системи също не могат да обменят материя с околната среда, те могат да обменят енергия.
За да улесним изучаването на химията, ние разделяме Вселената на две части. Частта, която ще изучаваме, е „системата“, а останалата част е „обкръжението“. Например, една система може да бъде организъм, реакционен съд или дори една клетка. Има граница между системата и околността. Границата определя обхвата на системата. Понякога материята и енергията се обменят през тези граници. Освен това можем да класифицираме една система в две категории; те са отворена система и затворена система. Изолираната система е форма на затворена система.
Какво е изолирана система?
Изолираната система е форма на затворена система. Но тя се различава от затворена система, защото няма нито механичен, нито термичен контакт с околната среда. Това означава; изолираните системи не могат да обменят както материя, така и енергия с околната среда. Освен това тези системи достигат термодинамично равновесие с времето чрез балансиране на налягането, температурата или други параметри.
На практика изолирана система не съществува, защото всички неща взаимодействат едно с друго по определени начини. Въпреки това можем да разглеждаме цялата Вселена като изолирана система, като се има предвид, че няма пренос на материя и енергия извън Вселената. Теоретично това е полезно при конструирането на модели. Например, първият и вторият термодинамичен закон описват изолирана система.
Фигура 01: Сравнение на изолирана система с отворени и затворени системи
Първият закон на термодинамиката гласи, че „вътрешната енергия на изолирана система е постоянна“. Вторият закон на термодинамиката гласи, че „ентропията на изолирана система се увеличава в хода на спонтанен процес“. Този закон обаче е верен само за изолирани системи. Ентропията ще се увеличи с течение на времето в изолирана система и ще достигне максимална стойност при равновесие. Накратко, общата енергия на тези системи никога не може да се увеличи. Следователно ентропията никога не може да намалее.
Какво е затворена система?
В затворена система материята не може да премине през границата. Следователно материята вътре в една затворена система е винаги една и съща. Въпреки това, в този тип система, енергията се обменя с околната среда. Например, когато се случи реакция, системата може да се разшири или може да прехвърли енергията към околната среда, ако е с по-ниска температура.
Фигура 02: Система и нейната среда, разделени от граница
Пример: Ако покрием горната част на топла чаша чай с капак, тогава тя става затворена система. Там парата не може да излезе от системата. Освен това газовите молекули в околната среда не могат да влязат в системата. Следователно няма обмен на материя. Въпреки това топлината на чая се обменя с околната среда. Можем да усетим топлината, ако докоснем капака на чашата. Следователно енергията излиза навън като топлинна енергия. Там системата постига равновесие с околната среда, когато температурата вътре и извън системата стане еднаква.
Каква е разликата между изолирана система и затворена система?
Граница разделя система и нейната среда. Можем да наречем една система отворена или затворена система в зависимост от обмена на материя и енергия през тази граница. Изолираната система също е форма на затворена система. Ключовата разлика между изолирана система и затворена система е, че изолираните системи не могат да обменят материя и енергия с околната среда, но въпреки че затворените системи не могат да обменят материя с околната среда, те могат да обменят енергия.
Като друга важна разлика между изолирана система и затворена система, можем да кажем, че ентропията на изолирана система никога не може да намалее, докато ентропията на затворена система може да намалее. Освен това изолираните системи са теоретични; това означава, че тези системи не съществуват в действителност. В действителност обаче съществуват затворени системи.
Обобщение – Изолирана система срещу затворена система
Системите са два вида; те са отворена система и затворена система. Изолираните системи също са вид затворена система. Между тях обаче има малко разлики. Ключовата разлика между изолирана система и затворена система е, че изолираните системи не могат да обменят материя и енергия с околната среда, но въпреки че затворените системи също не могат да обменят материя с околната среда, те могат да обменят енергия.
