Põhierinevus isoleeritud süsteemi ja suletud süsteemi vahel on see, et isoleeritud süsteemid ei saa vahetada nii ainet kui ka energiat ümbritsevaga, kuid kuigi ka suletud süsteemid ei saa ainet ümbritsevaga vahetada, saavad nad vahetada energiat.
Keemia õppimise hõlbustamiseks jagame universumi kaheks osaks. See osa, mida me uurime, on "süsteem" ja ülejäänud on "ümbritsev". Näiteks võib süsteem olla organism, reaktsioonianum või isegi üks rakk. Süsteemi ja ümbritseva vahel on piir. Piir määrab süsteemi ulatuse. Mõnikord toimub aine ja energia vahetus läbi nende piiride. Lisaks võime süsteemi liigitada kahte kategooriasse; need on avatud süsteem ja suletud süsteem. Isoleeritud süsteem on suletud süsteemi vorm.
Mis on isoleeritud süsteem?
Isoleeritud süsteem on suletud süsteemi vorm. Kuid see erineb suletud süsteemist, kuna sellel pole ümbritsevaga ei mehaanilist ega termilist kontakti. See tähendab; isoleeritud süsteemid ei suuda vahetada ümbritsevaga nii ainet kui energiat. Lisaks saavutavad need süsteemid aja jooksul termodünaamilise tasakaalu, tasakaalustades rõhku, temperatuuri või muid parameetreid.
Praktiliselt ei eksisteeri isoleeritud süsteemi, sest kõik asjad suhtlevad üksteisega teatud viisil. Siiski võime käsitleda kogu universumit kui isoleeritud süsteemi, arvestades, et aine ja energia ei kandu väljapoole universumit. Teoreetiliselt on see mudelite koostamisel kasulik. Näiteks esimene ja teine termodünaamiline seadus kirjeldavad isoleeritud süsteemi.
Joonis 01: Eraldatud süsteemi võrdlus avatud ja suletud süsteemidega
Esimene termodünaamika seadus ütleb, et "eraldatud süsteemi siseenergia on konstantne". Termodünaamika teine seadus ütleb, et "isoleeritud süsteemi entroopia suureneb spontaanse protsessi käigus". See seadus kehtib aga ainult isoleeritud süsteemide kohta. Entroopia suureneb aja jooksul isoleeritud süsteemis ja saavutab maksimaalse väärtuse tasakaaluseisundis. Lühid alt öeldes ei saa nende süsteemide üldine energia kunagi suureneda. Seega ei saa entroopia kunagi väheneda.
Mis on suletud süsteem?
Suletud süsteemis ei saa aine piire läbida. Seetõttu on suletud süsteemi sees olev asi alati sama. Kuid seda tüüpi süsteemis toimub energiavahetus ümbritsevaga. Näiteks kui reaktsioon toimub, võib süsteem laieneda või madalamal temperatuuril energiat ümbritsevasse üle kanda.
Joonis 02: Süsteem ja selle ümbrus, mis on eraldatud piiriga
Näiteks: kui katame sooja teetassi ülaosa kaanega, muutub see suletud süsteemiks. Seal ei pääse aur süsteemist välja. Samuti ei saa ümbritsevad gaasimolekulid süsteemi siseneda. Järelikult ei toimu ainevahetust. Küll aga vahetub tee soojus ümbritsevaga. Kuumust tunneme, kui puudutame tassi kaant. Seetõttu tuleb energia soojusenergiana väljapoole. Seal saavutab süsteem ümbritseva keskkonnaga tasakaalu, kui temperatuur süsteemi sees ja väljaspool muutub võrdseks.
Mis vahe on isoleeritud süsteemil ja suletud süsteemil?
Piir eraldab süsteemi ja seda ümbritsevat. Me võime nimetada süsteemi kas avatud või suletud süsteemiks sõltuv alt aine ja energia vahetusest läbi selle piiri. Isoleeritud süsteem on ka suletud süsteemi vorm. Peamine erinevus isoleeritud süsteemi ja suletud süsteemi vahel on see, et isoleeritud süsteemid ei saa vahetada nii ainet kui ka energiat ümbritsevaga, kuid kuigi suletud süsteemid ei saa ainet ümbritsevaga vahetada, võivad nad vahetada energiat.
Teise olulise erinevusena isoleeritud süsteemi ja suletud süsteemi vahel võime öelda, et isoleeritud süsteemi entroopia ei saa kunagi väheneda, samas kui suletud süsteemi entroopia võib väheneda. Pealegi on isoleeritud süsteemid teoreetilised; see tähendab, et neid süsteeme tegelikkuses ei eksisteeri. Suletud süsteemid on aga tegelikkuses olemas.
Kokkuvõte – isoleeritud süsteem vs suletud süsteem
Süsteeme on kahte tüüpi; need on avatud süsteem ja suletud süsteem. Isoleeritud süsteemid on ka suletud süsteemide tüüp. Siiski on nende vahel vähe erinevusi. Peamine erinevus isoleeritud süsteemi ja suletud süsteemi vahel on see, et isoleeritud süsteemid ei saa vahetada nii ainet kui ka energiat ümbritsevaga, kuid kuigi ka suletud süsteemid ei saa ainet ümbritsevaga vahetada, võivad nad vahetada energiat.
