Ključna razlika između izoliranog i zatvorenog sustava je u tome što izolirani sustavi ne mogu razmjenjivati materiju i energiju s okolinom, ali, iako ni zatvoreni sustavi ne mogu razmjenjivati materiju s okolinom, mogu razmjenjivati energiju.
Radi lakšeg proučavanja kemije, svemir dijelimo na dva dijela. Dio koji ćemo proučavati je “sustav”, a ostatak je “okruženje”. Na primjer, sustav može biti organizam, reakcijska posuda ili čak jedna stanica. Postoji granica između sustava i okoline. Granica definira opseg sustava. Ponekad se materija i energija razmjenjuju kroz te granice. Nadalje, sustav možemo klasificirati u dvije kategorije; oni su otvoreni sustav i zatvoreni sustav. Izolirani sustav je oblik zatvorenog sustava.
Što je izolirani sustav?
Izolirani sustav je oblik zatvorenog sustava. No, razlikuje se od zatvorenog sustava jer nema ni mehanički ni toplinski kontakt s okolinom. To znaci; izolirani sustavi ne mogu razmjenjivati materiju i energiju s okolinom. Nadalje, ovi sustavi postižu termodinamičku ravnotežu s vremenom, balansiranjem tlaka, temperature ili drugih parametara.
Praktički, izolirani sustav ne postoji jer sve stvari međusobno djeluju na određene načine. No, cijeli svemir možemo promatrati kao izolirani sustav, budući da nema prijenosa materije i energije izvan svemira. Teoretski, ovo je korisno pri konstruiranju modela. Na primjer, prvi i drugi termodinamički zakon opisuju izolirani sustav.
Slika 01: Usporedba izoliranog sustava s otvorenim i zatvorenim sustavima
Prvi zakon termodinamike kaže da je "unutarnja energija izoliranog sustava konstantna." Drugi zakon termodinamike kaže da se "entropija izoliranog sustava povećava tijekom spontanog procesa." Međutim, ovaj zakon vrijedi samo za izolirane sustave. Entropija će se s vremenom povećavati u izoliranom sustavu i doseći maksimalnu vrijednost u ravnoteži. Ukratko, ukupna energija ovih sustava nikada se ne može povećati. Dakle, entropija se nikada ne može smanjiti.
Što je zatvoreni sustav?
U zatvorenom sustavu materija ne može proći kroz granicu. Stoga je materija unutar zatvorenog sustava uvijek ista. Međutim, u ovoj vrsti sustava energija se izmjenjuje s okolinom. Na primjer, kada se dogodi reakcija, sustav se može proširiti ili može prenijeti energiju u okolinu ako je na nižoj temperaturi.
Slika 02: Sustav i njegovo okruženje odvojeni granicom
Primjer: Ako toplu šalicu čaja pokrijemo poklopcem, tada to postaje zatvoreni sustav. Tamo para ne može izaći iz sustava. Također, molekule plina iz okoline ne mogu ući u sustav. Dakle, nema razmjene tvari. Međutim, toplina čaja izmjenjuje se s okolinom. Toplinu možemo osjetiti ako dodirnemo poklopac šalice. Stoga energija dolazi vani kao toplinska energija. Tamo sustav postiže ravnotežu s okolinom kada temperatura unutar i izvan sustava postane jednaka.
Koja je razlika između izoliranog i zatvorenog sustava?
Granica razdvaja sustav od njegove okoline. Sustav možemo nazvati otvorenim ili zatvorenim, ovisno o razmjeni tvari i energije kroz ovu granicu. Izolirani sustav također je oblik zatvorenog sustava. Ključna razlika između izoliranog i zatvorenog sustava je u tome što izolirani sustavi ne mogu razmjenjivati materiju i energiju s okolinom, ali iako zatvoreni sustavi ne mogu razmjenjivati materiju s okolinom, mogu razmjenjivati energiju.
Kao još jednu važnu razliku između izoliranog i zatvorenog sustava, možemo reći da se entropija izoliranog sustava nikada ne može smanjiti, dok se entropija zatvorenog sustava može smanjiti. Štoviše, izolirani sustavi su teoretski; to znači da ti sustavi u stvarnosti ne postoje. Međutim, zatvoreni sustavi postoje u stvarnosti.
Sažetak – Izolirani sustav naspram zatvorenog sustava
Sustavi su dvije vrste; oni su otvoreni sustav i zatvoreni sustav. Izolirani sustavi također su vrsta zatvorenog sustava. Međutim, postoji nekoliko razlika između njih. Ključna razlika između izoliranog i zatvorenog sustava je u tome što izolirani sustavi ne mogu razmjenjivati materiju i energiju s okolinom, ali, iako ni zatvoreni sustavi ne mogu razmjenjivati materiju s okolinom, mogu razmjenjivati energiju.
