Forskjellen mellom åpent og lukket system

Hovedforskjell - Open vs Closed System

Termodynamikk er en del av fysikk som forklarer energioverføringen mellom objekter og omgivelser. Vilkårene i termodynamisk kan også brukes til å forstå kjemisk oppførsel av kjemiske arter. System og omgivelser er to grunnleggende termer brukt i termodynamikk. Et system er en del av universet som studeres og omkringliggende er resten av universet annet enn det bestemte systemet. Systemets margin som skiller den fra omgivelsene kalles grense. Systemer kan eksistere på tre måter som åpne systemer, lukkede systemer og isolerte systemer. Hovedforskjellen mellom åpent og lukket system er det i et åpent system kan saken byttes ut med omgivelsene mens, i et lukket system kan ikke saken utveksles med omgivelsene.

Nøkkelområder dekket

1. Hva er et åpent system
      - Definisjon, egenskaper
2. Hva er et lukket system
      - Definisjon, egenskaper
3. Hva er forskjellen mellom åpne og lukkede systemer
      - Sammenligning av nøkkelforskjeller

Nøkkelord: Energi, kinetisk energisystem, materiell, potensiell energi, omgivende, termodynamikk

Hva er et åpent system

Et åpent system kan defineres som et system som kan utveksle både materie og energi med omgivelsene. For eksempel kan jorden bli anerkjent som et åpent system. I dette tilfellet er jorden systemet, og rommet er omgivelsene. Sollys kan nå jordoverflaten, og vi kan sende raketter til rommet. Sollys og rakett kan forklares som henholdsvis energi og materie.

Utveksling av saken mellom det åpne systemet og omgivelsene skjer lett. Dette kan også lett forklares ved å legge til saken eller fjerne saken. Men energiutveksling er litt mer komplisert fordi energi kan byttes ut i forskjellige former og det kan forekomme forskjellige konverteringer i løpet av denne utvekslingen. Energi utveksles som varme eller annen form.

I termodynamiske termer kjennetegnes energiutveksling av potensiell energi, kinetisk energi og termisk energi. Potensiell energi er den lagrede energien. Kinetisk energi er energien som bæres av et objekt mens du beveger deg. Energien til et system eksisterer imidlertid alltid i ett av disse tre tilstandene eller i to tilstander samtidig. For eksempel kan en stasjonær gjenstand bytte varme med omgivelsene. Da har den både potensiell energi og termisk energi. Energi kan utveksles eller overføres som potensiell energi eller kinetisk energi. Men noen ganger kan potensiell energi omdannes til kinetisk energi, eller det motsatte kan oppstå. Termisk energi eller varme utveksles også mellom åpne systemer og deres omgivelser.

På grunn av evnen til å utveksle saken mellom det åpne systemet og omgivelsene, varierer den indre massen av et åpent system med tiden. Hvis det legges til noe, vil massen øke, og hvis saken blir fjernet, vil massen minke.  

Figur 1: Siden kruset ikke er dekket, kan både energi og materie byttes ut med omgivelsene. Således er dette et åpent system.

Hva er et lukket system

Et lukket system er et system hvor kun energi kan byttes ut, men det er ingen betydning. Materiell kan ikke byttes i et lukket system fordi materie inneholder partikler som ikke kan krysse grensene til systemet. Men energi går gjennom denne grensen som fotoner fordi energi ikke er partikkelformet. Derfor, i et lukket system, forblir massen konstant fordi saken ikke kan fjernes eller tilsettes. Men energi kan overføres hovedsakelig som varme eller termisk energi.

For eksempel, hvis en varm kopp vann dekkes ved å plassere et lokket på toppen av koppen, kan damp ikke slippe ut av systemet på grunn av lokket. Gassmolekylene i luften kan også ikke komme inn i koppen på grunn av lokket. Så det er ingen utveksling av saken. Men hvis vi berører lokket etter en stund, kan vi føle at det er varmt. Koppen vil også føle seg varm; Dette indikerer at energi kommer ut som termisk energi. Hvis dette systemet holdes på en vanlig temperatur i lang tid, kan det observeres at koppen, lokket eller vannet ikke lenger er varmt. Dette skyldes at systemet har delt varmeenergi med omgivelsene til temperaturen i systemet blir lik temperaturen til omgivelsene. Dette kalles en likevekt.

Figur 2: Den dekket potten er et eksempel på et lukket system, siden det ikke kan bytte materie med omgivelsene på grunn av lokket.

Forskjellen mellom åpne og lukkede systemer

Definisjon

Åpent system: Et åpent system er et termodynamisk system hvor energi og materie kan utveksles med omgivelsene.

Lukket system: Et lukket system er et termodynamisk system hvor energi kan byttes ut med omgivelsene, men ikke saken.

Utveksling av saker

Åpent system: Åpne systemer kan utveksle saken med omgivelsene.

Lukket system: Lukkede systemer kan ikke utveksle saken med omgivelsene.

Intern masse

Åpent system: Systemets masse vil variere med tiden i åpne systemer.

Lukket system: I lukkede systemer er massen av systemet konstant.

Grense av systemet

Åpent system: Åpne systemer har grenser som ikke er stengt.

Lukket system: Grensen til et lukket system er helt lukket.

Konklusjon

Overalt i miljøet er det samspill mellom systemer og deres omgivelser. Systemene kan enten åpnes, lukkes eller isoleres. Hovedforskjellen mellom åpent og lukket system er at i åpen system kan materie utveksles med omgivelsene, mens det i et lukket system ikke kan utveksles med omgivelsene.

referanser:

1. "Et system og dets omgivelser". Kjemi LibreTexts. Libretexts, 21. juli 2016. Web. Tilgjengelig her. 16. juni 2017.
2. "Åpne, lukkede og isolerte systemer i fysisk kjemi." Grunnlag for fysisk vitenskap. N.p., n.d. Web. Tilgjengelig her. 16. juni 2017. 

Bilde Courtesy:

1. "345707" (Public Domain) via Pixabay
2. "kaffe damp 2" av waferboard (CC BY 2.0) via Flickr