Skillnad mellan öppet och slutet system

Huvudskillnad - Open vs Closed System

Termodynamik är en fysikgren som förklarar överföringen av energi mellan föremål och omgivningar. Termodynamiska termer kan också användas för att förstå kemiskt beteende hos kemiska arter. System och omgivningar är två grundläggande termer som används i termodynamiken. Ett system är en del av universum som studeras och omgivningen är resten av universum andra än det speciella systemet. Systemets marginal som skiljer den från omgivningen kallas gränsen. System kan existera på tre sätt som öppna system, slutna system och isolerade system. Huvudskillnaden mellan öppet och slutet system är det i ett öppet system kan materia utbytas med omgivningen medan, I ett slutet system kan materia inte bytas ut med omgivningen.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är ett öppet system
      - Definition, egenskaper
2. Vad är ett slutet system
      - Definition, egenskaper
3. Vad är skillnaden mellan öppna och stängda system
      - Jämförelse av viktiga skillnader

Nyckelord: Energi, kinetisk energisystem, materia, potentiell energi, omgivande, termodynamik

Vad är ett öppet system

Ett öppet system kan definieras som ett system som kan utbyta både materia och energi med omgivningen. Till exempel kan jorden erkännas som ett öppet system. I detta fall är jorden systemet och rymden är omgivningen. Solljus kan nå jordytan och vi kan skicka raketer till rymden. Solljus och raket kan förklaras som energi och materia, respektive.

Utbyte av materia mellan det öppna systemet och omgivningen sker lätt. Detta kan också lätt förklaras genom att lägga till ämnen eller ta bort ämnen. Men energiutbyte är lite mer komplicerat eftersom energi kan bytas ut i olika former och olika omvandlingar kan inträffa under denna utbyte. Energi bytas ut som värme eller någon annan form.

I termodynamiska termer kännetecknas energianvändningen av potentiell energi, kinetisk energi och termisk energi. Potentiell energi är den lagrade energin. Kinetisk energi är den energi som bärs av ett föremål under rörelse. Systemet är dock alltid i ett av dessa tre tillstånd eller i två tillstånd samtidigt. Till exempel kan ett stationärt objekt byta värme med omgivningen. Då har den både potentiell energi och termisk energi. Energi kan bytas ut eller överföras som potentiell energi eller kinetisk energi. Men ibland kan potentiell energi omvandlas till kinetisk energi eller motsatsen kan uppstå. Termisk energi eller värme utbyts också mellan öppna system och omgivningar.

På grund av möjligheten att utbyta materia mellan öppet system och omgivande, varierar den inre massan av ett öppet system med tiden. Om materialet läggs till kommer massan att öka och om materialet tas bort kommer massan att minska.  

Figur 1: Eftersom kruset inte är täckt kan både energi och materia bytas ut med omgivningen. Således är detta ett öppet system.

Vad är ett slutet system

Ett slutet system är ett system där endast energi kan bytas men det spelar ingen roll. Materiet kan inte bytas ut i ett slutet system eftersom materia innehåller partiklar som inte kan passera gränsen för systemet. Men energi går genom denna gräns som fotoner eftersom energi inte är partikelformigt. Därför är massan i ett slutet system konstant eftersom materien inte kan avlägsnas eller tillsättas. Men energi kan överföras mestadels som värme eller värmeenergi.

Till exempel, om en varm kopp vatten täcks av att placera ett lock på toppen av koppen, kan ånga inte komma undan systemet på grund av locket. Gasmolekylerna i luften kan inte komma in i koppen på grund av locket. Så det finns ingen utbyte av materia. Men om vi rör på locket efter en tid kan vi känna att det är varmt. Koppen kommer också att känna sig varm; Detta indikerar att energi kommer ut som termisk energi. Om det här systemet hålls vid en normal temperatur under lång tid kan det observeras att koppen, locket eller vattnet inte längre är varmt. Detta beror på att systemet har delat värmeenergi med omgivningen tills temperaturen i systemet blir lika med omgivnings temperaturen. Detta kallas en jämvikt.

Figur 2: Den täckta krukan är ett exempel på ett slutet system eftersom det inte kan byta materia med omgivningen på grund av locket.

Skillnad mellan öppna och stängda system

Definition

Öppna system: Ett öppet system är ett termodynamiskt system där energi och materia kan bytas ut med omgivningen.

Stängt system: Ett slutet system är ett termodynamiskt system där energi kan bytas ut med dess omgivande men ingen roll.

Utbyte av materia

Öppna system: Öppna system kan utbyta materia med omgivningen.

Stängt system: Stängda system kan inte byta ut materia med omgivningen.

Intern massa

Öppna system: Systemets massa varierar med tiden i öppna system.

Stängt system: I slutna system är systemets massa konstant.

Gränsen av systemet

Öppna system: Öppna system har gränser som inte är stängda.

Stängt system: Gränsen för ett slutet system är helt stängt.

Slutsats

Överallt i miljön finns interaktioner mellan system och omgivningar. System kan antingen öppnas, stängas eller isoleras. Huvudskillnaden mellan öppet och slutet system är att i öppet system kan materia utbytas med omgivningen, medan det i ett slutet system inte kan bytas ut med omgivningen.

referenser:

1. "Ett system och dess omgivningar." Kemi LibreTexts. Libretexts, 21 juli 2016. Web. Tillgänglig här. 16 juni 2017.
2. "Öppna, slutna och isolerade system i fysisk kemi." Grundämnen för fysisk vetenskap. N.p., n.d. Webb. Tillgänglig här. 16 juni 2017. 

Image Courtesy:

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