30 esempi di sistemi aperti, chiusi e isolati

Sistema aperto, chiuso e isolato

È chiamato sistema o sistema termodinamico a qualsiasi insieme di oggetti che sia conveniente considerare come un tutt'uno e che possa scambiare energia con l'ambiente.

In questo modo, lo studio di fenomeni che avvengono in un sistema termodinamico si possono ridurre all'analisi di una serie di variabili più o meno semplici.

Obbedendo al grado di isolamento che questi sistemi presentano rispetto al loro ambiente, è possibile riconoscere tre diverse tipologie:

Esempi di sistemi aperti

1. Il corpo umano. Avendo bisogno di materia per l'energia, il corpo è un sistema aperto che richiede dello scambio con l'ambiente di apporti organici ed inorganici ed energia per la sua funzionamento.
2. Una pentola di acqua bollente. L'energia immessa nell'impianto dal fuoco trasforma l'acqua in gas, che viene rilasciato nell'ambiente.
3. Un falò. Per mantenere acceso il fuoco è necessario fornire al fuoco materiale infiammabile, ad esempio Carbone o rami secchi. Senza quella materia da consumare, il fuoco si spegnerà.
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4. Un motore a combustione. I motori sono sistemi complessi che generano movimento da una fornitura costante di carburante: benzina, diesel, ecc.
5. La maggior parte delle piante. Il impianti Richiedono materia per la loro sussistenza (sotto forma di acqua e nutrienti) ed energia (solare) per svolgere la fotosintesi vitale.
6. Una compostiera. Il processo di compost che produce compost per concimare le colture opera in base alla costante introduzione nel compost materia organica di scarto: conchiglie, avanzi di cibo, ecc. Senza di essi si arresterebbero i processi di degradazione della materia e anche la produzione del compost.
7. Le saune. Per produrre il vapore contenuto nelle saune sono necessarie acqua (materia) ed energia (fuoco) per produrre vapore acqueo e consentirne l'accumulo nel locale chiuso. Dopo un periodo, il vapore scomparirà e sarà necessaria una nuova iniezione di input nel sistema.
8. Un reattore nucleare. L'elettricità generata dal reattore è il prodotto della fissione dell'uranio (o di altri elementi) in una reazione atomica controllato che permette di generare molta energia utilizzabile, ma anche rifiuti tossici che devono andare da qualche parte nel ambiente.

Esempi di sistemi chiusi

1. Una bottiglia di acqua fredda esposta a temperatura ambiente. Poiché la bottiglia è chiusa, il trasferimento di materia tra il sistema e l'ambiente è impossibile: nessun liquido può entrare o uscire. Tuttavia, è possibile scambiare energia: l'acqua si riscalderà gradualmente.
2. Un termometro. Essendo sigillato ermeticamente, il contenuto di un termometro non cambia mai, ma reagisce secondo il temperatura che percepisce, cioè è sensibile all'apporto di calore (energia).
3. Sole. Se si trascura la materia che trasforma in energia, il sole è un esempio di sistema chiuso, che non scambia materia con l'ambiente, ma scambia energia (radiazione solare, luce solare, calore).
4. Pianeta Terra. La Terra opera senza scambi di materia rispetto al vuoto che la circonda o agli altri pianeti e oggetti celesti, ma riceve energia solare costantemente, senza la quale la vita sarebbe improbabile.
5. Un contenitore con cibo caldo. Chiuso ermeticamente, il contenitore eviterà che la materia all'interno fuoriesca o entri, ma irradierà comunque il calore del cibo all'esterno.
6. televisori. Questi manufatti funzionano dal consumo di energia elettrica, per emettere luce di vario tipo e modulazione, insieme alle onde sonore, verso l'ambiente esterno. Ma non richiedono iniezione di materia, né la massa al loro interno viene alterata.
7. Pentole a pressione. Non permettono la fuga di gas generato all'interno per agire sul cibo durante la cottura. Per questo motivo le pentole a pressione fungono da sistemi chiusi che impediscono la fuoriuscita di materia, ma non l'energia che fuoriesce sotto forma di calore o quella necessaria per iniziare a cucinare, proveniente anche dall'esterno.

Esempi di sistemi isolati

1. Una cassaforte. Il contenuto delle casseforti è separato da spessi strati ermetici di metallo dall'ambiente circostante, isolato dalla materia e di energia, almeno in condizioni normali: se lo gettiamo in un vulcano è sicuro che si scioglierà e incenerirà la sua Contenuti.
2. Le mute. L'utilizzo di queste tute protegge per un periodo di tempo dallo scambio termico tra l'acqua e il corpo, ed impedisce a questa (materia) di penetrare all'interno.
3. Termos. Per un certo tempo, il thermos raggiunge isolare il calore contenuto al suo interno e impediscono la fuoriuscita e l'ingresso di energia e materia.
4. Una cavità di calore. Le cantine funzionano in base all'estrema riduzione degli apporti termici, mantenendo il loro contenuto freddo per un certo periodo. Una volta superato tale intervallo di tempo, il contenuto inizierà a scaldarsi.
5. Igloo degli Eschimesi. Sono progettati in modo tale che nessun calore o materia entri o esca.
6. Una bombola di gas. Contenuto in pressione all'interno, il gas è isolato dalla materia e dall'energia che lo circonda in condizioni normali poiché è possibile che il riscaldamento della bombola costringa il gas ad espandersi e verificarsi una tragedia.
7. L'universo. L'universo è un sistema isolato poiché nulla vi entra o esce, né materia né energia.
8. Cibo in scatola. In condizioni normali, questi alimenti sono lontani da qualsiasi scambio di materia o energia. Certo, sarebbe possibile sottoporre la bomboletta a riscaldamento o raffreddamento, e anche fonderla a temperature estremo, ma anche per (brevi) istanti il ​​cibo sarà completamente isolato dal calore.
9. Una camera iperbarica. Utile per isolare dalle condizioni atmosferiche i subacquei con bolle di azoto nel sangue, le camere Iperbarici non consentono lo scambio di materia o energia, o almeno non in quantità apprezzabili e significativo.