Ero eristetyn järjestelmän ja suljetun järjestelmän välillä

avainero eristetyn järjestelmän ja suljetun järjestelmän välillä on se eristetyt järjestelmät eivät voi vaihtaa sekä ainetta että energiaa ympäröivän kanssa, mutta vaikka suljetut järjestelmät eivät myöskään voi vaihtaa ainetta ympäröivän kanssa, se voi vaihtaa energiaa.

Kemian opiskelun helpottamiseksi jaamme maailmankaikkeuden kahteen osaan. Se osa, jota aiomme tutkia, on “järjestelmä”, ja loput on “ympäröivä”. Järjestelmä voi olla esimerkiksi organismi, reaktioastia tai jopa yksittäinen solu. Järjestelmän ja ympäröivän välillä on raja. Raja määrittelee järjestelmän laajuuden. Joskus aine ja energia vaihtuvat näiden rajojen läpi. Lisäksi voimme luokitella järjestelmän kahteen luokkaan; ne ovat avoin ja suljettu järjestelmä. Eristetty järjestelmä on muoto suljetusta järjestelmästä.

SISÄLLYS

1. Yleiskatsaus ja keskeiset erot
2. Mikä on eristetty järjestelmä
3. Mikä on suljettu järjestelmä
4. Vertailu rinnakkain - erillinen järjestelmä vs. suljettu järjestelmä taulukkomuodossa
5. Yhteenveto

Mikä on eristetty järjestelmä?

Eristetty järjestelmä on muoto suljetusta järjestelmästä. Mutta se eroaa suljetusta järjestelmästä, koska sillä ei ole mekaanista eikä lämpökontaktia ympäristöönsä. Se tarkoittaa; eristetyt järjestelmät eivät voi vaihtaa sekä ainetta että energiaa ympäröivän kanssa. Lisäksi nämä järjestelmät saavuttavat termodynaamisen tasapainon ajan myötä, tasapainottamalla paine, lämpötila tai muut parametrit.

Käytännössä erillistä järjestelmää ei ole, koska kaikki asiat ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa tietyillä tavoilla. Voimme kuitenkin pitää koko maailmankaikkeutta erillisenä järjestelmänä, koska aineen ja energian siirtyminen maailmankaikkeuden ulkopuolelle ei ole mahdollista. Teoreettisesti tästä on hyötyä rakennettaessa malleja. Esimerkiksi ensimmäinen ja toinen termodynaaminen laki kuvaavat eristettyä järjestelmää.

Kuva 01: Eristetyn järjestelmän vertailu avoimeen ja suljettuun järjestelmään

termodynamiikan ensimmäinen laki toteaa, että "eristetyn järjestelmän sisäinen energia on vakio". termodynamiikan toinen laki sanoo, että "eristetyn järjestelmän entropia kasvaa spontaanin prosessin aikana". Tämä laki pätee kuitenkin vain erillisiin järjestelmiin. Entropia kasvaa ajan myötä eristetyssä järjestelmässä ja saavuttaa maksimiarvon tasapainossa. Lyhyesti sanottuna näiden järjestelmien kokonaisenergia ei voi koskaan kasvaa. Entropia ei siis voi koskaan laskea.

Mikä on suljettu järjestelmä?

Suljetussa järjestelmässä aine ei voi kulkea rajan läpi. Siksi asia suljetussa järjestelmässä on aina sama. Tämän tyyppisissä järjestelmissä energia kuitenkin vaihtuu ympäröivän kanssa. Esimerkiksi reaktion tapahtuessa järjestelmä voi laajentua tai se voi siirtää energiaa ympäröivään, jos se on alhaisemmassa lämpötilassa.

Kuva 02: Järjestelmä ja sen ympäristö ympäröimällä rajaa

Esimerkki: Jos peitämme lämpimän teekupin kannen, niin siitä tulee suljettu järjestelmä. Siellä höyry ei pääse ulos järjestelmästä. Myöskään ympäröivät kaasumolekyylit eivät pääse järjestelmään. Siksi aineenvaihtoa ei ole. Teelämpö kuitenkin vaihtuu ympäröivän kanssa. Voimme tuntea lämpöä koskettamalla kupin kansia. Siksi energia tulee ulos lämpöenergiana. Siellä järjestelmä saavuttaa tasapainon ympäröivän kanssa, kun lämpötila järjestelmän sisä- ja ulkopuolella tulee tasaiseksi.

Mikä on ero eristetyn järjestelmän ja suljetun järjestelmän välillä?

Raja erottaa järjestelmän ja sitä ympäröivän alueen. Voimme nimetä järjestelmän joko avoimeksi tai suljetuksi järjestelmäksi riippuen aineen ja energian vaihdosta tämän rajan läpi. Eristetty järjestelmä on myös eräs muoto suljetusta järjestelmästä. Tärkein ero eristetyn järjestelmän ja suljetun järjestelmän välillä on se, että eristetyt järjestelmät eivät voi vaihtaa sekä ainetta että energiaa ympäröivän kanssa, mutta vaikka suljetut järjestelmät eivät voi vaihtaa asiaa ympäröivän kanssa, se voi vaihtaa energiaa.

Toisena tärkeänä erotuksena eristetyn järjestelmän ja suljetun järjestelmän välillä voimme sanoa, että eristetyn järjestelmän entropia ei voi koskaan laskea, kun taas suljetun järjestelmän entropia voi laskea. Lisäksi eristetyt järjestelmät ovat teoreettisia; se tarkoittaa, että näitä järjestelmiä ei ole todellisuudessa. Tosiasiassa on kuitenkin suljettuja järjestelmiä.

Yhteenveto - eristetty järjestelmä vs. suljettu järjestelmä

Järjestelmiä on kahta tyyppiä; ne ovat avoin ja suljettu järjestelmä. Eristetyt järjestelmät ovat myös eräänlainen suljettu järjestelmä. Niiden välillä on kuitenkin vähän eroja. Tärkein ero eristetyn järjestelmän ja suljetun järjestelmän välillä on, että eristetyt järjestelmät eivät voi vaihtaa sekä ainetta että energiaa ympäröivän kanssa, mutta vaikka suljetut järjestelmät eivät myöskään pysty vaihtamaan ainetta ympäröivän kanssa, se voi vaihtaa energiaa.

Viite:

1. Helmenstine, tohtori Anne Marie "Suljettu järjestelmän määritelmä (tiede)." ThoughtCo, 22. kesäkuuta 2018. Saatavilla täältä 
2. Helmenstine, tohtori Anne Marie "Eristetty järjestelmän määritelmä." ThoughtCo, 12. heinäkuuta 2017. Saatavilla täältä  

Kuvan kohteliaisuus:

1. Alkh.Alwan ”Diagram Systems” - Oma työ, (CC BY-SA 4.0) Commons-Wikimedian kautta  
2. ”Järjestelmäraja”, kirjoittanut Wavesmikey (julkinen alue) Commons Wikimedian kautta