Het belangrijkste verschil tussen geïsoleerd systeem en gesloten systeem is dat de geïsoleerde systemen niet zowel materie als energie kunnen uitwisselen met de omgeving, maar hoewel de gesloten systemen ook geen materie kunnen uitwisselen met de omgeving, kan het wel de energie uitwisselen.
Voor het gemak van het studeren van scheikunde, verdelen we het universum in twee delen. Het deel dat we gaan bestuderen is het "systeem", en de rest is de "omgeving". Een systeem kan bijvoorbeeld een organisme, een reactievat of zelfs een enkele cel zijn. Er is een grens tussen een systeem en de omgeving. De grens definieert de reikwijdte van het systeem. Soms wisselen materie en energie door deze grenzen heen. Verder kunnen we een systeem in twee categorieën indelen; zij zijn het open systeem en het gesloten systeem. Een geïsoleerd systeem is een vorm van een gesloten systeem.
Wat is een geïsoleerd systeem?
Een geïsoleerd systeem is een vorm van een gesloten systeem. Maar het verschilt van een gesloten systeem omdat het geen mechanisch of thermisch contact heeft met de omgeving. Dat betekent; de geïsoleerde systemen kunnen niet zowel materie als energie uitwisselen met de omgeving. Verder bereiken deze systemen in de loop van de tijd een thermodynamisch evenwicht door de druk, temperatuur of andere parameters in evenwicht te brengen.
Praktisch gezien bestaat er geen geïsoleerd systeem omdat alle dingen op een bepaalde manier met elkaar in wisselwerking staan. We kunnen het hele universum echter als een geïsoleerd systeem beschouwen, aangezien er geen overdracht van materie en energie buiten het universum plaatsvindt. Theoretisch is dit handig bij het construeren van modellen. De eerste en tweede thermodynamische wet beschrijven bijvoorbeeld een geïsoleerd systeem.
Figuur 01: Vergelijking van geïsoleerd systeem met open en gesloten systemen
De eerste wet van de thermodynamica stelt dat de "interne energie van een geïsoleerd systeem constant is". De tweede wet van de thermodynamica zegt dat "de entropie van een geïsoleerd systeem toeneemt in de loop van een spontaan proces." Deze wet geldt echter alleen voor geïsoleerde systemen. De entropie zal in de loop van de tijd toenemen in een geïsoleerd systeem en zal de maximale waarde bereiken bij het evenwicht. Kortom, de totale energie van deze systemen kan nooit toenemen. De entropie kan dus nooit afnemen.
Wat is een gesloten systeem?
In een gesloten systeem kan materie de grens niet passeren. Daarom is de zaak binnen een gesloten systeem altijd hetzelfde. In dit type systeem wisselt de energie echter uit met de omgeving. Als er bijvoorbeeld een reactie plaatsvindt, kan het systeem uitzetten, of het kan de energie overbrengen naar de omgeving als het een lagere temperatuur heeft.
Figuur 02: Een systeem en zijn omgeving gescheiden door een grens
Ex: Als we de bovenkant van een warme kop thee afdekken met een deksel, wordt het een gesloten systeem. Daar kan de stoom niet uit het systeem ontsnappen. Ook kunnen de gasmoleculen in de omgeving het systeem niet binnendringen. Er vindt dus geen uitwisseling van materie plaats. De warmte van de thee wisselt echter met de omgeving. We kunnen de hitte voelen als we het deksel van de beker aanraken. Daarom komt de energie naar buiten als thermische energie. Daar bereikt het systeem een evenwicht met de omgeving wanneer de temperatuur binnen en buiten het systeem gelijk wordt.
Wat is het verschil tussen geïsoleerd systeem en gesloten systeem?
Een grens scheidt een systeem en zijn omgeving. We kunnen een systeem een open of een gesloten systeem noemen, afhankelijk van de uitwisseling van materie en energie door deze grens. Een geïsoleerd systeem is ook een vorm van een gesloten systeem. Het belangrijkste verschil tussen geïsoleerd systeem en gesloten systeem is dat de geïsoleerde systemen niet zowel materie als energie kunnen uitwisselen met de omgeving, maar hoewel de gesloten systemen geen materie kunnen uitwisselen met de omgeving, kan het wel de energie uitwisselen.
Als een ander belangrijk verschil tussen geïsoleerd systeem en gesloten systeem, kunnen we zeggen dat de entropie van een geïsoleerd systeem nooit kan afnemen, terwijl de entropie van een gesloten systeem kan afnemen. Bovendien zijn geïsoleerde systemen theoretisch; dat betekent dat deze systemen in werkelijkheid niet bestaan. In werkelijkheid bestaan er echter gesloten systemen.
Samenvatting – Geïsoleerd systeem versus gesloten systeem
Systemen zijn van twee soorten; zij zijn het open systeem en het gesloten systeem. Geïsoleerde systemen zijn ook een soort gesloten systeem. Er zijn echter weinig verschillen tussen hen. Het belangrijkste verschil tussen geïsoleerd systeem en gesloten systeem is dat de geïsoleerde systemen niet zowel materie als energie kunnen uitwisselen met de omgeving, maar hoewel de gesloten systemen ook geen materie kunnen uitwisselen met de omgeving, kan het wel de energie uitwisselen.
