Yalıtılmış sistem ile kapalı sistem arasındaki temel fark, yalıtılmış sistemlerin çevre ile hem madde hem de enerji alışverişi yapamaması, ancak kapalı sistemler de çevre ile madde alışverişi yapamasa da enerji alışverişi yapabilmesidir.
Kimya çalışma kolaylığı için evreni iki parçaya ayırıyoruz. Çalışacağımız kısım “sistem”, geri kalan kısım ise “çevreleme”. Örneğin, bir sistem bir organizma, bir reaksiyon kabı veya hatta tek bir hücre olabilir. Bir sistem ile çevresi arasında bir sınır vardır. Sınır, sistemin kapsamını tanımlar. Bazen bu sınırlar boyunca madde ve enerji alışverişi olur. Ayrıca bir sistemi iki kategoriye ayırabiliriz; bunlar açık sistem ve kapalı sistemdir. Yalıtılmış bir sistem, kapalı bir sistemin bir şeklidir.
Yalıtılmış Sistem Nedir?
Yalıtılmış bir sistem, kapalı bir sistemin bir şeklidir. Ancak çevresiyle ne mekanik ne de termal teması olmadığı için kapalı sistemden farklıdır. Bunun anlamı; izole sistemler çevre ile hem madde hem de enerji alışverişinde bulunamazlar. Ayrıca, bu sistemler basınç, sıcaklık veya diğer parametreleri dengeleyerek zamanla termodinamik dengeye ulaşır.
Pratik olarak, izole bir sistem mevcut değildir, çünkü her şey belirli şekillerde birbirleriyle etkileşir. Ancak evrenin dışına madde ve enerji aktarımı olmadığı için tüm evreni izole bir sistem olarak düşünebiliriz. Teorik olarak, bu, modeller oluştururken kullanışlıdır. Örneğin, birinci ve ikinci termodinamik yasalar, yalıtılmış bir sistemi tanımlar.
Şekil 01: İzole Sistemin Açık ve Kapalı Sistemlerle Karşılaştırılması
Termodinamiğin birinci yasası, "yalıtılmış bir sistemin iç enerjisinin sabit olduğunu" belirtir. Termodinamiğin ikinci yasası, “yalıtılmış bir sistemin entropisi kendiliğinden bir süreç sırasında artar” der. Ancak bu yasa sadece izole sistemler için geçerlidir. Entropi, yalıtılmış bir sistemde zamanla artacak ve dengede maksimum değere ulaşacaktır. Kısacası, bu sistemlerin toplam enerjisi asla artamaz. Böylece entropi asla azalmaz.
Kapalı Sistem Nedir?
Kapalı bir sistemde madde sınırdan geçemez. Bu nedenle, kapalı bir sistem içindeki madde her zaman aynıdır. Ancak bu tip sistemlerde çevre ile enerji alışverişi yapılır. Örneğin, bir reaksiyon meydana geldiğinde sistem genişleyebilir veya daha düşük bir sıcaklıkta ise enerjiyi çevreye aktarabilir.
Şekil 02: Bir Sınır ile ayrılmış bir Sistem ve çevresi
Örn: Ilık bir bardak çayın üstünü bir kapakla kapatırsak kapalı bir sistem olur. Orada, buhar sistemden kaçamaz. Ayrıca çevredeki gaz molekülleri de sisteme giremez. Dolayısıyla madde alışverişi olmaz. Ancak çayın ısısı çevre ile değiş tokuş eder. Bardağın kapağına dokunursak ısıyı hissedebiliriz. Bu nedenle enerji, termal enerji olarak dışarıya çıkar. Orada, sistem içindeki ve dışındaki sıcaklık eşit olduğunda sistem çevre ile bir dengeye ulaşır.
Yalıtılmış Sistem ile Kapalı Sistem Arasındaki Fark Nedir?
Sınır, bir sistemi ve çevresini ayırır. Bu sınır boyunca madde ve enerji alışverişine bağlı olarak bir sistemi açık veya kapalı sistem olarak adlandırabiliriz. Yalıtılmış bir sistem aynı zamanda kapalı bir sistemin bir şeklidir. Yalıtılmış sistem ile kapalı sistem arasındaki temel fark, yalıtılmış sistemlerin çevreleriyle hem madde hem de enerji alışverişinde bulunamaması, ancak kapalı sistemler çevreyle madde alışverişi yapamasa da enerji alışverişinde bulunabilmesidir.
Yalıtılmış sistem ile kapalı sistem arasındaki bir diğer önemli fark olarak, yalıtılmış bir sistemin entropisinin asla azalamayacağını, kapalı bir sistemin entropisinin düşebileceğini söyleyebiliriz. Ayrıca izole sistemler teoriktir; bu, bu sistemlerin gerçekte var olmadığı anlamına gelir. Ancak gerçekte kapalı sistemler vardır.
Özet – İzole Sistem ve Kapalı Sistem
Sistemler iki türdür; bunlar açık sistem ve kapalı sistemdir. İzole sistemler de bir tür kapalı sistemdir. Ancak aralarında çok az fark vardır. Yalıtılmış sistem ile kapalı sistem arasındaki temel fark, yalıtılmış sistemlerin çevre ile hem madde hem de enerji alışverişinde bulunamamasıdır, ancak kapalı sistemler de çevre ile madde alışverişi yapamasa da enerji alışverişi yapabilir.
