Differenza tra sistema chiuso e sistema aperto

Il differenza fondamentale tra sistema chiuso e sistema aperto è quello in un sistema chiuso, la materia non si scambia con l'ambiente circostante, ma gli scambi di energia con l'ambiente circostante mentre in un sistema aperto, la materia e gli scambi di energia con l'ambiente circostante.

Ai fini della chimica, possiamo dividere l'universo in due parti; "Sistema" e "l'ambiente circostante". Un sistema può essere un organismo, un recipiente di reazione o anche una singola cellula. Ci sono dei confini tra un sistema e l'ambiente circostante. L'ambito del sistema dipende da questi limiti. A volte questioni e scambi di energia attraverso questi confini. Possiamo distinguere i sistemi dal tipo di interazioni che hanno o dai tipi di scambi che avvengono. Inoltre, possiamo classificare questi sistemi in due come sistemi aperti e sistemi chiusi.

CONTENUTO

1. Panoramica e differenza chiave
2. Cos'è un sistema chiuso
3. Cos'è un sistema aperto
4. Confronto affiancato - Sistema chiuso vs Sistema aperto in forma tabulare
5. Sommario

Cos'è un sistema chiuso?

Se la materia non passa attraverso il confine, allora chiamiamo quel tipo di sistema come un sistema chiuso. Tuttavia, in un sistema chiuso gli scambi di energia con l'ambiente circostante. La materia all'interno di un sistema chiuso è sempre la stessa. Quando si verifica una reazione, il sistema può espandersi o può trasferire energia all'ambiente circostante se si trova a una temperatura inferiore. Ad esempio, quando c'è un fluido compresso in un pistone, è un sistema chiuso. Lì la massa del fluido non cambia, ma il volume può cambiare.

Figura 01: Sistema e relativo confine in contatto con il circostante

Un sistema isolato è anche un sistema chiuso. Tuttavia, si differenzia da un sistema chiuso, perché il sistema isolato non ha né un contatto meccanico né termico con l'ambiente circostante. Con il tempo, i sistemi isolati raggiungono l'equilibrio termodinamico bilanciando la pressione, la temperatura o altre differenze.

Cos'è un sistema aperto?

In un sistema aperto, la materia e l'energia si trasferiscono attraverso il confine tra il sistema e l'ambiente circostante. Poiché è aperto, interagisce continuamente con l'ambiente circostante. Ad esempio, il nostro corpo è un sistema aperto. È difficile controllare il flusso di energia dentro e fuori da un sistema aperto. Inoltre, anche il bilancio energetico è difficile. Poiché è aperto, la massa del sistema non è necessariamente costante; piuttosto il suo volume è costante.

Figura 01: Prima legge della termodinamica: sistema aperto

La prima legge della termodinamica riguarda i sistemi aperti. Indica l'energia interna di un sistema aperto. Possiamo cambiare l'energia interna di un sistema facendo lavori sul sistema o riscaldando. Il cambiamento nell'energia interna di un sistema aperto è uguale alla quantità di energia che dobbiamo aggiungere al sistema (per mezzo del riscaldamento o del lavoro) meno il quantitativo perso dalla materia che scorre e la perdita di energia dovuta al lavoro è stata fatta dal sistema.

Qual è la differenza tra sistema chiuso e sistema aperto?

Se la questione non viene trasferita attraverso il confine, allora quel tipo di sistema è un sistema chiuso. Mentre in un sistema aperto, sia la materia che l'energia si trasferiscono attraverso il confine tra il sistema e l'ambiente circostante. Pertanto, la differenza fondamentale tra sistema chiuso e sistema aperto è che i sistemi chiusi non consentono alcuno scambio di materia tra il sistema e l'ambiente circostante mentre il sistema aperto consente gli scambi di materia. Inoltre, un'altra differenza tra sistema chiuso e sistema aperto è che i sistemi chiusi hanno una massa costante mentre i sistemi aperti hanno una massa variabile.

Inoltre, c'è anche una differenza tra sistema chiuso e sistema aperto nel controllo dei fattori. Cioè, a differenza del sistema chiuso, in un sistema aperto è difficile controllare il flusso di energia e altri parametri.

Riepilogo: sistema chiuso vs sistema aperto

Un sistema è una parte che si verifica nell'ambiente circostante. Esistono diversi tipi di contatti tra il sistema e l'ambiente circostante. Di conseguenza, ci sono due sistemi; un sistema aperto e un sistema chiuso. La differenza chiave tra sistema chiuso e sistema aperto è che in un sistema chiuso, la materia non si scambia con l'ambiente circostante, ma gli scambi di energia con l'ambiente circostante mentre in un sistema aperto, sia la materia che gli scambi di energia con l'ambiente circostante.

Riferimento:

1. Libretexts. "Un sistema e il suo ambiente." Chemistry LibreTexts, Libretexts, 21 luglio 2016. Disponibile qui

Cortesia dell'immagine:

1. "Sistema di confine" di Wavesmikey, tracciato da Stannered (dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia 

2. "First law open system" (Public Domain) tramite Commons Wikimedia