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Quale e la differenza tra sistema chiuso e sistema isolato

Quale e la differenza tra sistema chiuso e sistema isolato

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1 Cos’è un sistema isolato?

Cos’è un sistema isolato?

La portata della termodinamica è quasi universale, poiché l’energia può essere discussa a tutti i livelli. Tuttavia, lo studio è solitamente limitato a sistemi macroscopici. Questo perché le leggi della termodinamica sono essenzialmente di natura statistica. Essi descrivono il comportamento medio dei sistemi a molte particelle.

Le leggi della termodinamica sono empiriche nel senso che descrivono comportamenti generali di tutti i sistemi, anche se le leggi fondamentali di questi sistemi (gas, liquidi o solidi) possono essere molto diverse.

La termodinamica è nata nel contesto delle macchine termiche (il suo nome significa lo studio della dinamica del calore, inteso come il fluido che circola nelle macchine termiche come il vapore), anche se poi è stata estesa a quasi tutti i sistemi.

Un sistema ha un confine che lo delimita. Questo confine può essere materiale (le pareti di un contenitore, per esempio) o immaginario (una sezione trasversale di un tubo di scarico aperto, per esempio).

Esempi di sistemi isolati

Ci sono diversi significati del termine “sistema chiuso”, sia nelle scienze che nelle scienze umane. Significati diversi si verificano anche in diverse aree della stessa disciplina, ad esempio, in Fisica, ci possono essere differenze tra le concezioni in Meccanica e in Termodinamica.

In molte delle teorie cosmologiche attualmente accettate, l’Universo è considerato come un sistema chiuso. Bisogna però considerare che la quantità di materia nell’Universo può variare per trasformazioni materia-energia (in meccanica relativistica).

In pratica, molti sistemi che non sono completamente isolati possono essere studiati come sistemi chiusi con un ottimo grado di approssimazione allo scopo di spiegare la storia o prevedere l’evoluzione di tali sistemi.

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“Un sistema chiuso è un sistema in cui la massa non attraversa il confine.”[1] I sistemi chiusi, in termodinamica, includono quei casi in cui il sistema può scambiare energia con l’ambiente circostante. Questa possibilità è di grande importanza, per esempio, quando si cerca di capire l’espansione di un gas racchiuso in un cilindro in movimento applicando la Prima Legge della Termodinamica (vedi animazione).

Esempio di sistema aperto

Un sistema termodinamico (chiamato anche sostanza funzionante) è definito come la parte dell’universo sotto studio. Un sistema termodinamico può essere una cellula, una persona, il vapore in un motore a vapore, la miscela di benzina e aria in un motore termico, l’atmosfera terrestre, ecc.

Quando un sistema viene isolato e lasciato evolvere per un tempo sufficiente, si osserva che le variabili termodinamiche che descrivono il suo stato rimangono invariate. La temperatura in tutti i punti del sistema è la stessa, così come la pressione. In questa situazione, si dice che il sistema è in equilibrio termodinamico.

Quando un sistema non è isolato, l’equilibrio termodinamico è definito in relazione all’ambiente circostante il sistema. Affinché un sistema sia in equilibrio, i valori delle variabili che descrivono il suo stato devono assumere lo stesso valore per il sistema e l’ambiente circostante. Quando un sistema chiuso è in equilibrio, deve essere simultaneamente in equilibrio termico e meccanico.

Cos’è un sistema chiuso

I sistemi sono insiemi strutturati di elementi che si relazionano tra loro. Ogni sistema può avere uno o più obiettivi, da cui dipende la sua struttura. I sistemi e il loro funzionamento sono studiati dalla Teoria Generale dei Sistemi.

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I sistemi aperti sono insiemi strutturati che mantengono una relazione relativamente costante con l’ambiente in cui sono immersi, cioè con il loro contesto. Questa relazione con l’ambiente ha un impatto sia sul sistema che sull’ambiente, cioè sono reciprocamente condizionati.

La relazione dei sistemi aperti con l’ambiente si stabilisce sulla base di uno scambio di materia ed energia. Questo scambio è di solito essenziale per il funzionamento del sistema. Questo li differenzia dai sistemi chiusi (che scambiano solo energia) e dai sistemi isolati (che non scambiano né materia né energia).

Sia i sistemi aperti che quelli chiusi sono studiati sulla base della Teoria Generale dei Sistemi, una scienza il cui obiettivo è l’analisi e la spiegazione scientifica dei sistemi nelle loro varie forme: biologica, sociale, fisica, psicologica.

Cos’è un sistema isolato?

Esempi di sistemi isolati

Esempio di sistema aperto

Cos’è un sistema chiuso

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