Kľúčový rozdiel medzi izolovaným systémom a uzavretým systémom je v tom, že izolované systémy si nedokážu vymieňať hmotu aj energiu s okolím, ale hoci si uzavreté systémy tiež nedokážu vymieňať hmotu s okolím, môžu si vymieňať energiu.
Pre uľahčenie štúdia chémie rozdeľujeme vesmír na dve časti. Časť, ktorú budeme študovať, je „systém“a zvyšok je „okolie“. Systémom môže byť napríklad organizmus, reakčná nádoba alebo dokonca jedna bunka. Existuje hranica medzi systémom a okolím. Hranica definuje rozsah systému. Niekedy sa hmota a energia vymieňajú cez tieto hranice. Okrem toho môžeme systém klasifikovať do dvoch kategórií; sú to otvorený systém a uzavretý systém. Izolovaný systém je formou uzavretého systému.
Čo je izolovaný systém?
Izolovaný systém je formou uzavretého systému. Od uzavretého systému sa však líši tým, že nemá mechanický ani tepelný kontakt s okolím. To znamená; izolované systémy si nemôžu vymieňať hmotu aj energiu s okolím. Ďalej tieto systémy dosahujú termodynamickú rovnováhu s časom vyrovnávaním tlaku, teploty alebo iných parametrov.
V praxi izolovaný systém neexistuje, pretože všetky veci medzi sebou určitými spôsobmi interagujú. Celý vesmír však môžeme považovať za izolovaný systém, keďže nedochádza k prenosu hmoty a energie mimo vesmír. Teoreticky je to užitočné pri konštrukcii modelov. Napríklad prvý a druhý termodynamický zákon opisujú izolovaný systém.
Obrázok 01: Porovnanie izolovaného systému s otvoreným a uzavretým systémom
Prvý zákon termodynamiky hovorí, že „vnútorná energia izolovaného systému je konštantná“. Druhý zákon termodynamiky hovorí, že „entropia izolovaného systému sa zvyšuje v priebehu spontánneho procesu“. Tento zákon však platí len pre izolované systémy. Entropia sa v izolovanom systéme časom zvýši a dosiahne maximálnu hodnotu v rovnováhe. Stručne povedané, celková energia týchto systémov sa nikdy nemôže zvýšiť. Entropia sa teda nikdy nemôže znížiť.
Čo je uzavretý systém?
V uzavretom systéme hmota nemôže prejsť cez hranicu. Preto je hmota vnútri uzavretého systému vždy rovnaká. V tomto type systému sa však energia vymieňa s okolím. Napríklad, keď dôjde k reakcii, systém sa môže roztiahnuť alebo môže preniesť energiu do okolia, ak má nižšiu teplotu.
Obrázok 02: Systém a jeho okolie oddelené hranicou
Pr.: Ak hornú šálku čaju prikryjeme vrchnákom, stane sa z nej uzavretý systém. Tam para nemôže uniknúť zo systému. Tiež molekuly plynu v okolí nemôžu vstúpiť do systému. Nedochádza teda k výmene hmoty. Teplo čaju sa však vymieňa s okolím. Teplo cítime, ak sa dotkneme viečka pohára. Preto energia vychádza von ako tepelná energia. Tam systém dosiahne rovnováhu s okolím, keď sa teplota vo vnútri a mimo systému vyrovná.
Aký je rozdiel medzi izolovaným systémom a uzavretým systémom?
Hranica oddeľuje systém a jeho okolie. Systém môžeme pomenovať buď ako otvorený alebo uzavretý systém v závislosti od výmeny hmoty a energie cez túto hranicu. Izolovaný systém je tiež formou uzavretého systému. Kľúčový rozdiel medzi izolovaným systémom a uzavretým systémom je v tom, že izolované systémy si nedokážu vymieňať hmotu aj energiu s okolím, ale hoci si uzavreté systémy nedokážu vymieňať hmotu s okolím, môžu si vymieňať energiu.
Ako ďalší dôležitý rozdiel medzi izolovaným systémom a uzavretým systémom môžeme povedať, že entropia izolovaného systému sa nikdy nemôže znížiť, zatiaľ čo entropia uzavretého systému sa môže znížiť. Izolované systémy sú navyše teoretické; to znamená, že tieto systémy v skutočnosti neexistujú. Uzavreté systémy však v skutočnosti existujú.
Zhrnutie – Izolovaný systém verzus uzavretý systém
Systémy sú dvoch typov; sú to otvorený systém a uzavretý systém. Izolované systémy sú tiež typom uzavretého systému. Rozdielov medzi nimi je však málo. Kľúčový rozdiel medzi izolovaným systémom a uzavretým systémom je v tom, že izolované systémy si nedokážu vymieňať hmotu aj energiu s okolitým prostredím, ale hoci uzavreté systémy si tiež nedokážu vymieňať hmotu s okolím, môžu si vymieňať energiu.
