Galvenā atšķirība starp izolētu sistēmu un slēgtu sistēmu ir tā, ka izolētās sistēmas nevar apmainīties gan ar vielu, gan enerģiju ar apkārtējo, taču, lai gan arī slēgtās sistēmas nevar apmainīties ar vielu ar apkārtējo, tās var apmainīties ar enerģiju.
Lai atvieglotu ķīmijas apguvi, mēs sadalām Visumu divās daļās. Daļa, kuru mēs pētīsim, ir “sistēma”, bet pārējā ir “apkārtējā”. Piemēram, sistēma var būt organisms, reakcijas trauks vai pat viena šūna. Ir robeža starp sistēmu un apkārtējo. Robeža nosaka sistēmas darbības jomu. Dažreiz matērija un enerģija apmainās caur šīm robežām. Turklāt mēs varam klasificēt sistēmu divās kategorijās; tās ir atvērtā sistēma un slēgtā sistēma. Izolēta sistēma ir slēgtas sistēmas forma.
Kas ir izolētā sistēma?
Izolēta sistēma ir slēgtas sistēmas forma. Taču tā atšķiras no slēgtas sistēmas, jo tai nav ne mehāniska, ne termiska kontakta ar apkārtējo vidi. Tas nozīmē; izolētās sistēmas nevar apmainīties gan ar vielu, gan enerģiju ar apkārtējo. Turklāt šīs sistēmas ar laiku sasniedz termodinamisko līdzsvaru, līdzsvarojot spiedienu, temperatūru vai citus parametrus.
Praktiski izolēta sistēma nepastāv, jo visas lietas savstarpēji mijiedarbojas noteiktos veidos. Tomēr mēs varam uzskatīt visu Visumu par izolētu sistēmu, ņemot vērā, ka matērija un enerģija nenotiek ārpus Visuma. Teorētiski tas ir noderīgi, veidojot modeļus. Piemēram, pirmais un otrais termodinamiskais likums apraksta izolētu sistēmu.
Attēls 01: Izolētas sistēmas salīdzinājums ar atvērtām un slēgtām sistēmām
Pirmais termodinamikas likums nosaka, ka “izolētas sistēmas iekšējā enerģija ir nemainīga”. Otrais termodinamikas likums saka, ka "izolētas sistēmas entropija palielinās spontāna procesa gaitā". Tomēr šis likums attiecas tikai uz izolētām sistēmām. Entropija laika gaitā palielināsies izolētā sistēmā un līdzsvara stāvoklī sasniegs maksimālo vērtību. Īsāk sakot, šo sistēmu kopējā enerģija nekad nevar palielināties. Tādējādi entropija nekad nevar samazināties.
Kas ir slēgtā sistēma?
Slēgtā sistēmā matērija nevar iziet cauri robežai. Tāpēc lieta slēgtā sistēmā vienmēr ir viena un tā pati. Tomēr šāda veida sistēmā enerģija apmainās ar apkārtējo. Piemēram, kad notiek reakcija, sistēma var paplašināties vai nodot enerģiju apkārtējai videi, ja tā ir zemākā temperatūrā.
Attēls 02: Sistēma un tās apkārtne, kas atdalīta ar robežu
Piem.: ja siltas tējas tasei virspusi pārklājam ar vāku, tad tā kļūst par slēgtu sistēmu. Tur tvaiks nevar izkļūt no sistēmas. Arī apkārtējās gāzes molekulas nevar iekļūt sistēmā. Līdz ar to nenotiek matērijas apmaiņa. Tomēr tējas siltums apmainās ar apkārtējo. Karstumu varam sajust, ja pieskaramies krūzes vākam. Tāpēc enerģija nāk ārā kā siltumenerģija. Tur sistēma sasniedz līdzsvaru ar apkārtējo vidi, kad temperatūra sistēmā un ārpus tās kļūst vienāda.
Kāda ir atšķirība starp izolētu sistēmu un slēgtu sistēmu?
Robeža atdala sistēmu un tās apkārtni. Mēs varam nosaukt sistēmu kā atvērtu vai slēgtu sistēmu atkarībā no vielas un enerģijas apmaiņas caur šo robežu. Izolēta sistēma ir arī slēgtas sistēmas forma. Galvenā atšķirība starp izolētu sistēmu un slēgtu sistēmu ir tā, ka izolētās sistēmas nevar apmainīties gan ar vielu, gan enerģiju ar apkārtējo, bet, lai gan slēgtās sistēmas nevar apmainīties ar vielu ar apkārtējo, tās var apmainīties ar enerģiju.
Kā vēl viena svarīga atšķirība starp izolētu sistēmu un slēgtu sistēmu, mēs varam teikt, ka izolētas sistēmas entropija nekad nevar samazināties, kamēr slēgtas sistēmas entropija var samazināties. Turklāt izolētas sistēmas ir teorētiskas; tas nozīmē, ka šīs sistēmas patiesībā nepastāv. Tomēr slēgtas sistēmas pastāv patiesībā.
Kopsavilkums - izolēta sistēma pret slēgtu sistēmu
Sistēmas ir divu veidu; tās ir atvērtā sistēma un slēgtā sistēma. Izolētas sistēmas ir arī slēgtas sistēmas veids. Tomēr starp tām ir maz atšķirību. Galvenā atšķirība starp izolētu sistēmu un slēgtu sistēmu ir tā, ka izolētās sistēmas nevar apmainīties gan ar vielu, gan enerģiju ar apkārtējo, taču, lai gan arī slēgtās sistēmas nevar apmainīties ar vielu ar apkārtējo, tās var apmainīties ar enerģiju.
