Sistem închis

În fizică un sistem închis este un sistem fizic natural care nu permite transferul de materie în sau în afara sistemului, deși în contextele fizicii, chimiei, ingineriei, transferul de energie (de exemplu sub formă de lucru mecanic sau căldură) este permis.

Unii autori folosesc expresia „sistem închis” în locul noțiunii de sistem izolat^[1]^[2] aspect preluat și de presa în limba română.^[3] În articolul de față nu se discută acest aspect deoarece în bibliografia academică în limba română această fluctuație nu apare.

În fizică

În mecanica clasică

În mecanica clasică nerelativistă un sistem închis este un sistem fizic care nu schimbă materie cu mediul înconjurător și nu este supus vreunei forțe rezultante a cărei sursă este externă sistemului.^[4]^[5] În mecanica clasică un sistem închis ar fi echivalentul unui sistem izolat din termodinamică, în sensul că limitează factorii care pot afecta rezultatele unui experiment privind o anumită problemă.

În termodinamică

Articol principal: Sistem termodinamic.

Proprietățile sistemelor izolat, închis și deschis cu privire la schimburile de energie și masă

În termodinamică un sistem închis poate schimba cu mediul înconjurător energie (sub formă de căldură sau lucru mecanic), dar nu și materie.^[6]^[7]^[8]

Pentru un sistem simplu, cu un singur tip de particule (atomi sau molecule), un sistem închis înseamnă un număr constant de particule. Totuși, pentru sistemele în care are loc o reacție chimică pot exista tot felul de molecule care sunt generate și distruse de procesul de reacție. În acest caz, faptul că sistemul este închis se exprimă prin afirmarea că se conservă numerele totale al fiecărui tip de atom, indiferent din ce fel de moleculă ar putea face parte. Din punct de vedere matematic:

\sum _{j=1}^{m}a_{ij}N_{j}=b_{i}

unde $N_{j}$ este numărul de molecule de tipul $j$ , $a_{ij}$ este numărul de atomi din elementul $i$ în moleculele de tip $j,$ iar $b_{i}$ este numărul total de atomi din elementul $i$ din sistem, număr care rămâne constant, deoarece sistemul este închis. Prin urmare va exista câte o astfel de ecuație pentru fiecare element chimic diferit din sistem.

Un sistem închis este important în termodinamică pentru rezolvarea problemelor termodinamice complicate. Permite simplificarea unei probleme prin eliminarea unor factori externi care ar putea altera rezultatele experimentului. Un sistem închis poate fi folosit și în situațiile în care pentru a simplifica situația este necesar echilibrul termodinamic.

În chimie

În chimie, un sistem închis este acolo unde nu pot scăpa reactanți sau produse, doar căldura poate fi schimbată liber^[9] (de exemplu, un răcitor cu gheață). Un sistem închis poate fi utilizat atunci când se efectuează experimente chimice în care temperatura (adică atingerea echilibrului termic) nu prezintă interes.

În inginerie

În inginerie un sistem închis este un sistem definit, în care fiecare intrare este cunoscută și fiecare rezultat este cunoscut (sau poate fi cunoscut) într-un timp rezonabil.

Note

^ en Herbert Callen (1960/1985). Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics, (1st edition 1960) 2nd edition 1985, Wiley, New York, ISBN: 0-471-86256-8, p. 17.
^ en Dirk ter Haar, Harald Wergeland (1966). Elements of Thermodynamics, Addison-Wesley Publishing, Reading MA, p. 43
^ Antonia Hendik, Faimoasa teorie a lui Stephen Hawking despre găurile negre, confirmată, evz.ro, 22 iunie 2021, accesat 2024-07-25
^ en Rana, N.C.; P.S. Joag (1991). Classical Mechanics. p. 78. ISBN 978-0-07-460315-4.
^ en Landau, L.D.; Lifșiț, E.M. (1976). Mechanics (ed. third). p. 8. ISBN 978-0-7506-2896-9.
^ Bazil Popa (coord.), Manualul inginerului termotehnician, vol. 1, București: Editura Tehnică, 1986, p. 65
^ Ioan Vlădea, Tratat de termodinamică tehnică și transmiterea căldurii, București: Editura Didactică și Pedagogică, 1974, p. 9
^ Nicoleta Eșeanu, Fizică (curs, 2010), Universitatea Politehnica din București, CAP. 7. Termodinamică, p. 127, accesat 2024-06-21
^ Margareta Gabriela Ciobanu Chimie (curs), Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iași, p. 116, accesat 2024-07-25

Vezi și

	Portal Fizică
	Portal Chimie

[1] Herbert Callen (1960/1985). Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics, (1st edition 1960) 2nd edition 1985, Wiley, New York, ISBN: 0-471-86256-8, p. 17.

[2] Dirk ter Haar, Harald Wergeland (1966). Elements of Thermodynamics, Addison-Wesley Publishing, Reading MA, p. 43

[3] Antonia Hendik, Faimoasa teorie a lui Stephen Hawking despre găurile negre, confirmată, evz.ro, 22 iunie 2021, accesat 2024-07-25

[4] Rana, N.C.; P.S. Joag (1991). Classical Mechanics. p. 78. ISBN 978-0-07-460315-4.

[5] Landau, L.D.; Lifșiț, E.M. (1976). Mechanics (ed. third). p. 8. ISBN 978-0-7506-2896-9.

[6] Bazil Popa (coord.), Manualul inginerului termotehnician, vol. 1, București: Editura Tehnică, 1986, p. 65

[7] Ioan Vlădea, Tratat de termodinamică tehnică și transmiterea căldurii, București: Editura Didactică și Pedagogică, 1974, p. 9

[8] Nicoleta Eșeanu, Fizică (curs, 2010), Universitatea Politehnica din București, CAP. 7. Termodinamică, p. 127, accesat 2024-06-21

[MC-9] Margareta Gabriela Ciobanu Chimie (curs), Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iași, p. 116, accesat 2024-07-25

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]