I sistemi termodinamici sono classificati come aperti, chiusi o isolati. Il sistema aperto È dove l'energia e la materia possono entrare o uscire dal sistema. Il sistema chiuso È quello in cui c'è solo trasferimento di energia. Il sistema isolato non consente l'ingresso o l'uscita di energia o materia.
In termodinamica, un sistema È la parte o porzione dell'Universo che viene studiata. Il sistema consiste tipicamente in una quantità specifica di sostanza o materia chimica entro limiti definiti. Tutto ciò che è al di fuori dei limiti del sistema è classificato come dintorni. Un sistema può essere la Terra o un contenitore d'acqua sul tavolo della cucina..
| Sistema aperto | Sistema chiuso | Sistema isolato | |
|---|---|---|---|
| Definizione | Sistema termodinamico in cui avviene lo scambio di energia e materia con l'ambiente circostante. | Sistema termodinamico in cui avviene lo scambio di energia con l'ambiente circostante. | Sistema termodinamico dove non c'è scambio di energia o materia con l'ambiente circostante. |
| Energia | Entra o esci. | Entra o esci. | Né entra né esce. |
| Importa | C'è scambio di materia con l'ambiente circostante. | Non c'è scambio di materia con l'ambiente circostante. | Non c'è scambio di materia con l'ambiente circostante. |
| Esempi | La Terra, una pentola scoperta di acqua bollente, la cellula. | Una bottiglia d'acqua in frigo, | Un thermos chiuso. |
Un sistema aperto è un sistema termodinamico in cui avviene l'entrata e l'uscita della materia e dell'energia da e per i dintorni. Ad esempio, la Terra è un sistema aperto poiché l'energia radiante proveniente dal Sole e da materiali come meteoriti e gas entra e satelliti artificiali, gas e radiazioni lasciano la Terra..
Un sistema aperto può scambiare energia con l'ambiente circostante in due modi: lavoro e calore. Il lavoro È dato dal movimento di un oggetto eseguito da una forza. Il caldo è dato dal trasferimento di energia termica.
Se la Terra fosse un sistema isolato, la vita non sarebbe possibile, poiché dipende dall'energia del Sole e dalla materia proveniente dallo spazio esterno.
Per vivere, gli esseri umani hanno bisogno di vasellame ed energia, che otteniamo dal cibo. Inoltre, rilasciamo anche energia, sotto forma di calore e lavoro, e materia, come rifiuti biologici, sudore e respiro..
Un sistema chiuso è un sistema termodinamico in cui input e output di energia da e per i dintorni. In questo caso la materia o le sostanze contenute nel sistema non variano in quantità..
Un esempio molto semplice è quando mettiamo un coperchio su una pentola mentre la zuppa sta cuocendo. Riscaldando la pentola forniamo energia termica, mentre ciò che è all'interno della pentola non può uscire e l'acqua si condensa sulle pareti della pentola..
Un esempio di sistema chiuso è quello dei giardini sigillati in vetro. Possiamo coltivare un mini giardino all'interno di un barattolo sigillato: le piante autotrofe richiedono solo energia radiante per produrre la fotosintesi. L'aria e l'acqua all'interno della bottiglia non entrano o escono.
In effetti, questo tipo di sistema veniva spesso utilizzato nei lunghi viaggi in tutto il mondo ai tempi della colonizzazione, per il trasporto delle piante..
Un sistema isolato è un sistema termodinamico in cui non c'è entrata e / o uscita di materia ed energia da e per i dintorni. Questa è in realtà una condizione idealizzata, la più vicina che conosciamo a un sistema isolato è un thermos chiuso o una brocca Dewar. Le pareti isolanti del thermos mantengono le sostanze all'interno calde o fredde, quindi non si instaura lo scambio di energia con l'esterno.
Le brocche Dewar sono prodotte per mantenere gas o liquidi molto freddi (ad esempio azoto liquido o ghiaccio secco) o molto caldi, per un periodo di tempo più lungo. Sono la cosa più vicina a un sistema isolato in laboratorio. Sono caratterizzati dall'avere una doppia parete sottovuoto, quindi non c'è aria intermedia per permettere il flusso di calore.
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