Tabla de Contenidos
Termodinamikte, kapalı bir sistem, çevresiyle madde alışverişi yapmayan, ancak farklı şekillerde enerji alışverişi yapabilen sistemdir. Başka bir deyişle, sınırları atomların veya moleküllerin girip çıkmasına izin vermeyen, ancak içinden ışık, ısı, iş vb. şeklinde enerjinin geçebildiği bir sistemdir.
Genel olarak termodinamik sistemler, esas olarak gerçek sistemlerin matematiksel tanımını basitleştirmek için kullanılan kavramsal modellerdir. Bu anlamda, tamamen kapalı sistemler gerçekte yoktur, çünkü tamamen hermetik olmaları gerekir ve bir avuç atomun bile sistemi çevreden ayıran bariyeri geçmesini engellemek neredeyse imkansızdır.
Bununla birlikte, birçok sistem kapalı kabul edilecek kadar hermetiktir ve bu tür sistemleri doğru bir şekilde analiz etmek ve anlamak, kişinin termodinamiğin en temel kavramlarının çoğunu anlamasına olanak tanır. İkincisi, kapalı sistemlerin, madde alışverişinden kaynaklanan diğer etkileşimlerin karmaşıklığını eklemeden, sistemden ve sisteme enerji akışının bir sistem üzerindeki etkisini “gözlemlememize” izin vermesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır.
Kapalı sistemlerin özellikleri
Kapalı sistemler, onları termodinamikte ele alınan diğer iki sistem türünden ayıran bazı özelliklere sahiptir:
- Çevre ile madde alışverişi yapmazlar.
- Maddenin korunduğu sistemlerdir.
- Duvarlarla veya diyatermik sınırlarla çevrilidirler.
- Çevre ile enerji alışverişi yaparlar.
- Maddenin bir taraftan diğerine akışına hiçbir şekilde izin verilmediği sürece, hem sert hem de esnek duvarlara sahip olabilirler.
- Enerji alışverişi yoluyla çevre ile etkileşime girerler.
- Çevreye iş yapabilen veya çevreden iş alabilen sistemlerdir.
Kapalı sistem örnekleri
Yukarıda bahsedildiği gibi, tamamen kapalı sistemler mevcut olmasa da, pratik amaçlar için kapalı kabul edilen birçok gerçek sistem örneği vardır.
Örnek 1: Kapalı bir gazoz.
Bir meşrubat şişesi, basınç altında bile karbondioksitin kaçmasını önlemek için yeterince kapatılmıştır. Bununla birlikte, alkolsüz içecekler buzdolabında soğurken ve dışarıda bırakılırsa yeniden ısınırken, kutunun veya şişenin duvarlarının ısının akmasına izin verdiği açıktır.
Örnek 2: Düdük çalmadan önce bir düdüklü tencere.
Düdüklü tencereler genellikle kapalı sistemlere örnek olarak gösterilir ve gerçekten de öyledir. İlk ısıtma sırasında kap hava geçirmez şekilde kapatılır ve hava veya buharın girip çıkmasına izin vermez. Öte yandan, hem kap hem de içindekiler yavaş yavaş ısındığından enerjinin ısı şeklinde girdiği açıktır.
Bununla birlikte, bunun yalnızca vana kapalı olduğu sürece (yani, tencere bip sesi çıkarmadığı sürece) geçerli olduğuna dikkat etmek önemlidir. Tencerenin iç basıncı, vananın uyguladığı basıncı aştığında ve vana açıldığında, ocak içinde yüksek basınç altında bulunan buhar ve diğer gazlar yüksek hızla dışarı çıkar. Bu, çevre ile madde alışverişini temsil eder.
Örnek 3: Açılmamış çerez poşeti.
Cips ve çerez poşetleri de kapalı sisteme güzel bir örnektir. Hava veya diğer maddelerin giriş çıkışlarına izin vermemekle birlikte, ısı halindeki enerjinin geçişine izin vermenin yanı sıra, iş şeklindeki enerjinin çantadan akışına da izin verirler. Bunun kanıtı, kızarmış yiyecekleri çantayı açmaya gerek kalmadan ellerimizle bölebilmemizdir. Bir malzemeyi (örneğin patates cipsi gibi) kırmak veya deforme etmek için iş yapmak gerekir, bu nedenle biz (çevre olarak hareket ederek) sistemin içinde (torbanın içindeki cipslerden oluşan) etkili bir şekilde iş yapıyoruz. .
Örnek 4: Konserve yiyecekler.
Konserve yiyeceklerin tümü kapalı sistemlere örnektir. Teneke kutuların içeriğinin çevre ile pratik olarak herhangi bir madde alışverişi yapmadığı açıktır.
Kutuların içinde, kutulardaki maddeyi dönüştüren kimyasal reaksiyonlar veya farklı türde biyolojik süreçler meydana gelebilir, ancak içinde ne olursa olsun, içindeki kütle sabit kalır.
Örnek 5: Vakumlanmış etler.
Etler ve diğer proteinler genellikle hava geçirmez şekilde kapatılmış ağır plastik torbalarda vakumla paketlenerek korunur. Bu aynı zamanda kapalı bir sistem örneğidir. Aslında, bazı durumlarda, etler kapatılmadan önce marine edilir ve hatta eti pişiren ısı akışına izin vererek, ancak ona enfes lezzetini veren suların kaybından kaçınarak, paketlerin içinde pişirilebilir.
Referanslar
Atkins, P., Paula J.’den (2014). Atkins’in Fiziksel Kimyası. (Rev. ed.). Oxford, Birleşik Krallık: Oxford University Press.
Brown, T. (2021). Kimya: Merkezi Bilim. (11. baskı). Londra, İngiltere: Pearson Education.
Chang, R. (2008). Fiziksel Kimya (1. baskı ). New York, New York: McGraw Tepesi.
Termodinamiğin kanunları (nd). https://www.khanacademy.org/ adresinden alındı.
Temel Tanımlar – Sistem ve Çevre. (2020, 13 Ağustos). https://chem.libretexts.org/@go/page/53093 adresinden alındı
