En termodinàmica, un sistema aïllat és un sistema termodinàmic que no intercanvia energia ni matèria amb el seu entorn (al contrari que un sistema obert). En altres paraules, és un sistema que està completament tancat i que no permet cap tipus de transferència de calor, treball o massa a través dels seus límits encara que no estigui en equilibri termodinàmic.
Aquest tipus de sistema és un concepte idealitzat i pot ser difícil de trobar a la pràctica. Tot i això, és útil a la termodinàmica perquè permet estudiar com canvia l'energia d'un sistema sense tenir en compte els efectes de l'entorn.
Quina és la diferència entre un sistema aïllat i un sistema tancat?
La diferència entre aquests dos tipus de sistemes és que un sistema tancat permet lintercanvi denergia però no de matèria amb el seu entorn, mentre que un sistema aïllat no permet cap tipus dintercanvi amb lentorn.
Per què serveix un sistema aïllat?
Els sistemes aïllats són utilitzats en termodinàmica com a eines teòriques per estudiar com canvia lenergia dun sistema sense tenir en compte els efectes de lentorn. Això és especialment útil per a l'estudi de l'energia interna d'un sistema, ja que permet ignorar les transferències de calor o de treball que puguin passar amb l'entorn.
Els sistemes aïllats també són utilitzats en la física i l'enginyeria per dissenyar i avaluar sistemes que han de mantenir certa quantitat d'energia a l'interior, com ara el cas de càmeres de buit, sistemes criogènics, reactors nuclears, entre d'altres .
A més, els sistemes aïllats també són útils per a comprendre el comportament de l'energia en diferents processos naturals, com ara l'expansió adiabàtica d'un gas, el refredament d'un objecte a causa de la radiació, entre d'altres.
Exemples de sistemes aïllats
Excepte l'univers, tots els sistemes aïllats són sistemes ideals. Tot i això, en moltes aplicacions l'intercanvi de matèria i energia es pot considerar nul per poder simplificar els càlculs. Alguns exemples de sistemes aïllats són:
-
Un termo completament segellat que conté una beguda calenta. En aquest cas, el sistema està completament tancat i no permet la transferència de calor o de matèria amb lentorn.
-
L'univers és un exemple de sistema aïllat en el sentit que no intercanvia energia ni matèria amb res de fora. Aquest exemple és lúnic que és un sistema aïllat real.
-
Un vestit de neoprè és un exemple de com es pot utilitzar un aïllant tèrmic per mantenir un sistema aïllat, en aquest cas, el cos humà, en una temperatura constant, cosa que és útil per a la pràctica desports aquàtics en aigües fredes.
-
Un sistema solar aïllat és un model teòric en què es considera el sistema solar com un sistema aïllat, en què no hi ha intercanvi de massa o energia amb altres sistemes fora d'ell. És a dir, es considera que no permet cap tipus d'intercanvi (ni matèria ni energia) amb la resta de l'univers sense tenir en compte els efectes d'altres cossos celestes o força externs com ara la influència gravitatòria d'altres estrelles o galàxies.