تفاوت اصلی بین سیستم ایزوله و سیستم بسته این است که سیستم های ایزوله نمی توانند هم ماده و هم انرژی را با محیط اطراف مبادله کنند، اما اگرچه سیستم های بسته نیز نمی توانند ماده را با محیط اطراف مبادله کنند، اما می توانند انرژی را مبادله کنند.
برای سهولت مطالعه شیمی، جهان را به دو قسمت تقسیم می کنیم. بخشی که ما می خواهیم مطالعه کنیم «سیستم» است و بقیه «پیرامون» است. به عنوان مثال، یک سیستم ممکن است یک ارگانیسم، یک ظرف واکنش یا حتی یک سلول واحد باشد. مرزی بین یک سیستم و محیط اطراف وجود دارد. مرز محدوده سیستم را مشخص می کند. گاهی اوقات، ماده و انرژی از طریق این مرزها تبادل می شود.علاوه بر این، ما می توانیم یک سیستم را به دو دسته طبقه بندی کنیم. آنها سیستم باز و سیستم بسته هستند. سیستم ایزوله شکلی از یک سیستم بسته است.
سیستم ایزوله چیست؟
سیستم ایزوله شکلی از یک سیستم بسته است. اما با یک سیستم بسته تفاوت دارد زیرا نه تماس مکانیکی و نه حرارتی با محیط اطراف خود دارد. یعنی؛ سیستم های جدا شده نمی توانند هم ماده و هم انرژی را با محیط اطراف مبادله کنند. علاوه بر این، این سیستم ها با زمان، با متعادل کردن فشار، دما یا سایر پارامترها به تعادل ترمودینامیکی می رسند.
عملاً، یک سیستم منزوی وجود ندارد زیرا همه چیزها به روش های خاصی با یکدیگر در تعامل هستند. با این حال، با توجه به عدم انتقال ماده و انرژی به خارج از کیهان، می‌توان کل جهان را به عنوان یک سیستم منزوی در نظر گرفت. از نظر تئوری، این در هنگام ساخت مدل ها مفید است. به عنوان مثال، قوانین ترمودینامیکی اول و دوم یک سیستم ایزوله را توصیف می کنند.
شکل 01: مقایسه سیستم های ایزوله با سیستم های باز و بسته
قانون اول ترمودینامیک بیان می کند که "انرژی داخلی یک سیستم ایزوله ثابت است." قانون دوم ترمودینامیک می گوید که "آنتروپی یک سیستم ایزوله در طول یک فرآیند خود به خود افزایش می یابد." با این حال، این قانون فقط برای سیستم های ایزوله صادق است. آنتروپی با گذشت زمان در یک سیستم ایزوله افزایش می یابد و در حالت تعادل به حداکثر مقدار می رسد. به طور خلاصه، انرژی کلی این سیستم ها هرگز نمی تواند افزایش یابد. بنابراین، آنتروپی هرگز نمی تواند کاهش یابد.
سیستم بسته چیست؟
در یک سیستم بسته، ماده نمی تواند از مرز عبور کند. بنابراین، موضوع در یک سیستم بسته همیشه یکسان است.اما در این نوع سیستم، انرژی با محیط اطراف مبادله می شود. برای مثال، هنگامی که واکنشی اتفاق می‌افتد، سیستم می‌تواند منبسط شود، یا اگر در دمای پایین‌تری باشد، می‌تواند انرژی را به محیط اطراف منتقل کند.
شکل 02: یک سیستم و اطراف آن که با یک مرز از هم جدا شده اند
Ex: اگر بالای یک فنجان چای گرم را با یک درب بپوشانیم، آنگاه به یک سیستم بسته تبدیل می شود. در آنجا بخار نمی تواند از سیستم خارج شود. همچنین، مولکول های گاز در اطراف نمی توانند وارد سیستم شوند. از این رو، مبادله ماده وجود ندارد. با این حال، گرمای چای با محیط اطراف مبادله می شود. اگر درب فنجان را لمس کنیم، گرما را احساس می کنیم. بنابراین انرژی به عنوان انرژی حرارتی به بیرون می آید. در آنجا، زمانی که دمای داخل و خارج سیستم برابر شود، سیستم با محیط اطراف به تعادل می رسد.
تفاوت بین سیستم ایزوله و سیستم بسته چیست؟
یک مرز یک سیستم و اطراف آن را جدا می کند. بسته به تبادل ماده و انرژی از طریق این مرز می توانیم یک سیستم را به عنوان یک سیستم باز یا بسته نام گذاری کنیم. سیستم ایزوله نیز نوعی سیستم بسته است. تفاوت اصلی بین سیستم ایزوله و سیستم بسته این است که سیستم های ایزوله نمی توانند هم ماده و هم انرژی را با محیط اطراف مبادله کنند، اما اگرچه سیستم های بسته نمی توانند ماده را با محیط اطراف مبادله کنند، می توانند انرژی را مبادله کنند.
به عنوان یکی دیگر از تفاوت های مهم بین سیستم ایزوله و سیستم بسته، می توان گفت که آنتروپی یک سیستم ایزوله هرگز نمی تواند کاهش یابد در حالی که آنتروپی یک سیستم بسته می تواند کاهش یابد. علاوه بر این، سیستم های ایزوله نظری هستند. یعنی این سیستم ها در واقعیت وجود ندارند. با این حال، سیستم های بسته در واقعیت وجود دارند.
خلاصه - سیستم ایزوله در مقابل سیستم بسته
سیستم ها دو نوع هستند. آنها سیستم باز و سیستم بسته هستند. سیستم های ایزوله نیز نوعی سیستم بسته هستند. با این حال، تفاوت های کمی بین آنها وجود دارد. تفاوت اصلی بین سیستم ایزوله و سیستم بسته این است که سیستم های ایزوله نمی توانند هم ماده و هم انرژی را با محیط اطراف مبادله کنند، اما اگرچه سیستم های بسته نیز نمی توانند ماده را با محیط اطراف مبادله کنند، اما می توانند انرژی را مبادله کنند.
