Pagrindinis skirtumas tarp izoliuotos sistemos ir uždaros sistemos yra tas, kad izoliuotos sistemos negali keistis medžiaga ir energija su aplinkiniais, tačiau nors uždaros sistemos taip pat negali keistis medžiaga su aplinkiniais, jos gali keistis energija.
Kad būtų lengviau mokytis chemijos, visatą padalijame į dvi dalis. Dalis, kurią ketiname studijuoti, yra „sistema“, o likusi dalis yra „aplinka“. Pavyzdžiui, sistema gali būti organizmas, reakcijos indas ar net viena ląstelė. Tarp sistemos ir aplinkos yra riba. Riba apibrėžia sistemos apimtį. Kartais materija ir energija keičiasi per šias ribas. Be to, sistemą galime suskirstyti į dvi kategorijas; jie yra atvira sistema ir uždara sistema. Izoliuota sistema yra uždaros sistemos forma.
Kas yra izoliuota sistema?
Izoliuota sistema yra uždaros sistemos forma. Tačiau ji skiriasi nuo uždaros sistemos, nes neturi nei mechaninio, nei šiluminio kontakto su aplinka. Tai reiškia; izoliuotos sistemos negali keistis medžiaga ir energija su aplinkiniais. Be to, šios sistemos laikui bėgant pasiekia termodinaminę pusiausvyrą, subalansuodamos slėgį, temperatūrą ar kitus parametrus.
Praktiškai izoliuota sistema neegzistuoja, nes visi dalykai tam tikrais būdais sąveikauja vienas su kitu. Tačiau visą visatą galime laikyti izoliuota sistema, nes materija ir energija neperkeliama už visatos ribų. Teoriškai tai naudinga kuriant modelius. Pavyzdžiui, pirmasis ir antrasis termodinaminiai dėsniai apibūdina izoliuotą sistemą.
01 pav.: izoliuotos sistemos palyginimas su atviromis ir uždaromis sistemomis
Pirmasis termodinamikos dėsnis teigia, kad „izoliuotos sistemos vidinė energija yra pastovi“. Antrasis termodinamikos dėsnis sako, kad „izoliuotos sistemos entropija didėja spontaniško proceso eigoje“. Tačiau šis dėsnis galioja tik izoliuotoms sistemoms. Laikui bėgant entropija didės izoliuotoje sistemoje ir pasieks didžiausią vertę esant pusiausvyrai. Trumpai tariant, bendra šių sistemų energija niekada negali padidėti. Taigi entropija niekada negali sumažėti.
Kas yra uždara sistema?
Uždaroje sistemoje materija negali pereiti ribos. Todėl medžiaga uždaroje sistemoje visada yra ta pati. Tačiau tokio tipo sistemoje energija keičiasi su aplinkiniais. Pavyzdžiui, kai įvyksta reakcija, sistema gali išsiplėsti arba gali perduoti energiją aplinkai, jei jos temperatūra yra žemesnė.
02 pav.: sistema ir jos aplinka, atskirta riba
Pvz.: jei šilto arbatos puodelio viršų uždengiame dangteliu, tai tampa uždara sistema. Ten garai negali išeiti iš sistemos. Be to, aplinkinių dujų molekulės negali patekti į sistemą. Vadinasi, materijos mainai nevyksta. Tačiau arbatos šiluma keičiasi su aplinkiniais. Palietus puodelio dangtelį galime pajusti šilumą. Todėl energija patenka į lauką kaip šiluminė energija. Ten sistema pasiekia pusiausvyrą su aplinka, kai temperatūra sistemos viduje ir išorėje tampa vienoda.
Kuo skiriasi izoliuota ir uždara sistema?
Riba skiria sistemą ir ją supančią aplinką. Sistemą galime pavadinti atvira arba uždara sistema, priklausomai nuo medžiagos ir energijos mainų per šią ribą. Izoliuota sistema taip pat yra uždaros sistemos forma. Pagrindinis skirtumas tarp izoliuotos sistemos ir uždaros sistemos yra tas, kad izoliuotos sistemos negali keistis medžiaga ir energija su aplinkiniais, tačiau nors uždaros sistemos negali keistis medžiaga su aplinkiniais, jos gali keistis energija.
Kaip dar vienas svarbus skirtumas tarp izoliuotos sistemos ir uždaros sistemos, galime pasakyti, kad izoliuotos sistemos entropija niekada negali sumažėti, o uždaros sistemos entropija gali mažėti. Be to, izoliuotos sistemos yra teorinės; tai reiškia, kad šios sistemos realybėje neegzistuoja. Tačiau uždaros sistemos egzistuoja realybėje.
Santrauka – izoliuota sistema prieš uždarą sistemą
Sistemos yra dviejų tipų; jie yra atvira sistema ir uždara sistema. Izoliuotos sistemos taip pat yra uždarų sistemų tipas. Tačiau tarp jų yra nedaug skirtumų. Pagrindinis skirtumas tarp izoliuotos sistemos ir uždaros sistemos yra tas, kad izoliuotos sistemos negali keistis medžiaga ir energija su aplinkiniais, tačiau nors uždaros sistemos taip pat negali keistis medžiaga su aplinkiniais, jos gali keistis energija.
