Оқшауланған жүйе мен тұйық жүйенің басты айырмашылығы - оқшауланған жүйелер қоршаған ортамен затты да, энергияны да алмаса алмайды, бірақ тұйық жүйелер де қоршаған ортамен зат алмаса да, энергия алмаса алады.
Химияны оқу оңай болуы үшін біз ғаламды екі бөлікке бөлеміз. Біз зерттейтін бөлік - бұл «жүйе», ал қалғаны - «айнала». Мысалы, жүйе организм, реакциялық ыдыс немесе тіпті бір жасуша болуы мүмкін. Жүйе мен қоршаған орта арасында шекара бар. Шекара жүйенің ауқымын анықтайды. Кейде осы шекаралар арқылы зат пен энергия алмасады. Сонымен қатар, біз жүйені екі санатқа бөлуге болады; олар ашық жүйе және жабық жүйе. Оқшауланған жүйе жабық жүйенің түрі болып табылады.
Оқшауланған жүйе дегеніміз не?
Оқшауланған жүйе - жабық жүйенің бір түрі. Бірақ оның тұйық жүйеден айырмашылығы, оның қоршаған ортамен механикалық және жылулық байланысы жоқ. Яғни; оқшауланған жүйелер қоршаған ортамен затпен де, энергиямен де алмаса алмайды. Әрі қарай бұл жүйелер қысымды, температураны немесе басқа параметрлерді теңестіру арқылы уақыт өте келе термодинамикалық тепе-теңдікке жетеді.
Іс жүзінде оқшауланған жүйе болмайды, өйткені барлық заттар бір-бірімен белгілі бір жолмен әрекеттеседі. Дегенмен, ғаламнан тыс материя мен энергияның тасымалдануы жоқ екенін ескере отырып, біз бүкіл ғаламды оқшауланған жүйе ретінде қарастыра аламыз. Теориялық тұрғыдан бұл модельдерді құру кезінде пайдалы. Мысалы, бірінші және екінші термодинамикалық заңдар оқшауланған жүйені сипаттайды.
01-сурет: Оқшауланған жүйені ашық және жабық жүйелермен салыстыру
Термодинамиканың бірінші заңы «оқшауланған жүйенің ішкі энергиясы тұрақты» деп тұжырымдайды. Термодинамиканың екінші заңы: «Оқшауланған жүйенің энтропиясы өздігінен жүретін процесс барысында артады». Алайда бұл заң оқшауланған жүйелерге ғана қатысты. Оқшауланған жүйеде энтропия уақыт өте келе артады және тепе-теңдікте максималды мәнге жетеді. Қысқаша айтқанда, бұл жүйелердің жалпы энергиясы ешқашан арта алмайды. Осылайша, энтропия ешқашан төмендей алмайды.
Жабық жүйе дегеніміз не?
Тұйық жүйеде зат шекарадан өте алмайды. Сондықтан тұйық жүйенің ішіндегі зат әрқашан бірдей. Бірақ мұндай жүйеде энергия қоршаған ортамен алмасады. Мысалы, реакция болған кезде жүйе кеңейе алады немесе төмен температурада болса, энергияны қоршаған ортаға тасымалдай алады.
02-сурет: Шекарамен бөлінген жүйе және оның айналасы
Мысалы: жылы шыныаяқ шайдың жоғарғы жағын қақпақпен жауып қойсақ, ол жабық жүйеге айналады. Онда бу жүйеден шығып кете алмайды. Сондай-ақ айналадағы газ молекулалары жүйеге кіре алмайды. Демек, зат алмасу болмайды. Дегенмен, шайдың жылуы айналамен алмасады. Кесенің қақпағын ұстасақ, жылуды сеземіз. Сондықтан энергия жылу энергиясы ретінде сыртқа шығады. Онда жүйенің ішіндегі және сыртындағы температура тең болған кезде жүйе қоршаған ортамен тепе-теңдікке жетеді.
Оқшауланған жүйе мен жабық жүйенің айырмашылығы неде?
Шекара жүйені және оның айналасын бөледі. Осы шекара арқылы зат пен энергия алмасуына байланысты жүйені ашық немесе жабық жүйе деп атауға болады. Оқшауланған жүйе де тұйық жүйенің бір түрі болып табылады. Оқшауланған жүйе мен тұйық жүйе арасындағы негізгі айырмашылық оқшауланған жүйелер қоршаған ортамен затты да, энергияны да алмастыра алмайды, бірақ тұйық жүйелер қоршаған ортамен зат алмаса да, ол энергиямен алмаса алады.
Оқшауланған жүйе мен жабық жүйенің тағы бір маңызды айырмашылығы ретінде оқшауланған жүйенің энтропиясы ешқашан төмендей алмайды, ал жабық жүйенің энтропиясы төмендей алады деп айта аламыз. Сонымен қатар, оқшауланған жүйелер теориялық; яғни бұл жүйелер шын мәнінде жоқ. Дегенмен, шын мәнінде жабық жүйелер бар.
Қорытынды – оқшауланған жүйе және жабық жүйе
Жүйелер екі түрлі болады; олар ашық жүйе және жабық жүйе. Оқшауланған жүйелер де жабық жүйенің бір түрі болып табылады. Дегенмен, олардың арасындағы айырмашылықтар аз. Оқшауланған жүйе мен жабық жүйенің негізгі айырмашылығы - оқшауланған жүйелер қоршаған ортамен затты да, энергияны да алмастыра алмайды, бірақ тұйық жүйелер де қоршаған ортамен зат алмаса да, ол энергиямен алмаса алады.
