La differenza fondamentale tra sistema isolato e sistema chiuso è che i sistemi isolati non possono scambiare materia ed energia con l'ambiente circostante ma, sebbene anche i sistemi chiusi non possano scambiare materia con l'ambiente circostante, possono scambiare energia.
Per facilitare lo studio della chimica, dividiamo l'universo in due parti. La parte che studieremo è il "sistema", e il resto è il "circostante". Ad esempio, un sistema può essere un organismo, un recipiente di reazione o anche una singola cellula. C'è un confine tra un sistema e l'ambiente circostante. Il confine definisce l'ambito del sistema. A volte, la materia e l'energia si scambiano attraverso questi confini. Inoltre, possiamo classificare un sistema in due categorie; sono il sistema aperto e il sistema chiuso. Un sistema isolato è una forma di sistema chiuso.
Cos'è il sistema isolato?
Un sistema isolato è una forma di sistema chiuso. Ma si differenzia da un sistema chiuso perché non ha né contatto meccanico né termico con l'ambiente circostante. Questo significa; i sistemi isolati non possono scambiare materia ed energia con l'ambiente circostante. Inoltre, questi sistemi raggiungono l'equilibrio termodinamico nel tempo, bilanciando la pressione, la temperatura o altri parametri.
In pratica, un sistema isolato non esiste perché tutte le cose interagiscono tra loro in un certo modo. Tuttavia, possiamo considerare l'intero universo come un sistema isolato, considerando che non vi è alcun trasferimento di materia ed energia al di fuori dell'universo. In teoria, questo è utile quando si costruiscono modelli. Ad esempio, la prima e la seconda legge termodinamica descrivono un sistema isolato.
Figura 01: Confronto di un sistema isolato con sistemi aperti e chiusi
La prima legge della termodinamica afferma che "l'energia interna di un sistema isolato è costante". La seconda legge della termodinamica afferma che "l'entropia di un sistema isolato aumenta nel corso di un processo spontaneo". Tuttavia, questa legge vale solo per i sistemi isolati. L'entropia aumenterà nel tempo in un sistema isolato e raggiungerà il valore massimo all'equilibrio. In breve, l'energia complessiva di questi sistemi non potrà mai aumentare. Pertanto, l'entropia non può mai diminuire.
Cos'è il sistema chiuso?
In un sistema chiuso, la materia non può passare attraverso il confine. Pertanto, la questione all'interno di un sistema chiuso è sempre la stessa. Tuttavia, in questo tipo di impianto, l'energia scambia con l'ambiente circostante. Ad esempio, quando si verifica una reazione, il sistema può espandersi o trasferire l'energia all'ambiente circostante se si trova a una temperatura inferiore.
Figura 02: Un sistema e ciò che lo circonda separati da un confine
Es: se copriamo la parte superiore di una tazza di tè calda con un coperchio, diventa un sistema chiuso. Lì, il vapore non può fuoriuscire dal sistema. Inoltre, le molecole di gas nell'ambiente circostante non possono entrare nel sistema. Quindi, non c'è scambio di materia. Tuttavia, il calore del tè si scambia con l'ambiente circostante. Possiamo sentire il calore se tocchiamo il coperchio della tazza. Quindi l'energia viene fuori come energia termica. Lì, il sistema raggiunge un equilibrio con l'ambiente circostante quando la temperatura all'interno e all'esterno del sistema diventa uguale.
Qual è la differenza tra sistema isolato e sistema chiuso?
Un confine separa un sistema e ciò che lo circonda. Possiamo nominare un sistema come un sistema aperto o chiuso a seconda dello scambio di materia ed energia attraverso questo confine. Un sistema isolato è anche una forma di sistema chiuso. La differenza fondamentale tra sistema isolato e sistema chiuso è che i sistemi isolati non possono scambiare materia ed energia con l'ambiente circostante ma, sebbene i sistemi chiusi non possano scambiare materia con l'ambiente circostante, possono scambiare energia.
Come altra importante differenza tra sistema isolato e sistema chiuso, possiamo dire che l'entropia di un sistema isolato non può mai diminuire mentre l'entropia di un sistema chiuso può diminuire. Inoltre, i sistemi isolati sono teorici; ciò significa che questi sistemi non esistono nella re altà. Tuttavia, nella re altà esistono sistemi chiusi.
Riepilogo – Sistema isolato vs sistema chiuso
I sistemi sono di due tipi; sono il sistema aperto e il sistema chiuso. Anche i sistemi isolati sono un tipo di sistema chiuso. Tuttavia, ci sono poche differenze tra loro. La differenza fondamentale tra sistema isolato e sistema chiuso è che i sistemi isolati non possono scambiare materia ed energia con l'ambiente circostante ma, sebbene anche i sistemi chiusi non possano scambiare materia con l'ambiente circostante, possono scambiare energia.
