Diferença Principal – Sistema Aberto vs Sistema Fechado
Termodinâmica é um ramo da física que explica a transferência de energia entre objectos e arredores. Os termos em termodinâmica também podem ser utilizados para compreender o comportamento químico das espécies químicas. Sistema e envolvente são dois termos básicos utilizados em termodinâmica. Um sistema é uma parte do universo que está a ser estudada e o que o rodeia é o resto do universo para além desse sistema em particular. A margem do sistema que o separa do que o rodeia é chamada fronteira. Os sistemas podem existir de três formas: sistemas abertos, sistemas fechados, e sistemas isolados. A principal diferença entre sistema aberto e fechado é que, num sistema aberto, a matéria pode ser trocada com o circundante enquanto que, num sistema fechado, a matéria não pode ser trocada com o circundante.
Áreas Chave Cobertas
1. O que é um sistema aberto
– Definição, Características
2. O que é um sistema fechado
– Definição, Características
3. Qual é a diferença entre sistemas abertos e fechados
– Comparação das diferenças chave
Termos chave: Energia, Sistema de Energia Cinética, Matéria, Energia Potencial, Envolvente, Thermodynamics
O que é um Sistema Aberto
Um sistema aberto pode ser definido como um sistema que pode trocar tanto matéria como energia com o meio envolvente. Por exemplo, a terra pode ser reconhecida como um sistema aberto. Neste caso, a terra é o sistema, e o espaço é o circundante. A luz solar pode alcançar a superfície terrestre e podemos enviar foguetes para o espaço. A luz solar e o foguete podem ser explicados como energia e matéria, respectivamente.
p>A troca de matéria entre o sistema aberto e o circundante ocorre facilmente. Isto também pode ser facilmente explicado adicionando matéria ou removendo matéria. Mas a troca de energia é um pouco mais complicada porque a energia pode ser trocada sob diferentes formas e podem ocorrer diferentes conversões durante esta troca. A energia é trocada como calor ou qualquer outra forma.
Em termos termodinâmicos, a troca de energia é caracterizada por energia potencial, energia cinética, e energia térmica. A energia potencial é a energia armazenada. A energia cinética é a energia transportada por um objecto em movimento. No entanto, a energia de um sistema existe sempre num destes três estados ou em dois estados ao mesmo tempo. Por exemplo, um objecto estacionário pode trocar calor com o que o rodeia. Depois, tem tanto energia potencial como energia térmica. A energia pode ser trocada ou transferida como energia potencial ou energia cinética. Mas por vezes, a energia potencial pode ser convertida em energia cinética ou pode ocorrer o oposto. A energia térmica ou calor também é trocada entre sistemas abertos e o seu meio envolvente.
Due à capacidade de troca de matéria entre sistema aberto e meio envolvente, a massa interna de um sistema aberto varia com o tempo. Se for adicionada matéria, a massa aumentará e se a matéria for removida, a massa diminuirá.
Figure 1: Como a caneca não é coberta, tanto a energia como a matéria podem ser trocadas com o sistema circundante. Assim, este é um sistema aberto.
O que é um sistema fechado
Um sistema fechado é um sistema onde apenas a energia pode ser trocada mas não a matéria. A matéria não pode ser trocada num sistema fechado, porque a matéria contém partículas que não podem atravessar os limites do sistema. Mas a energia passa por este limite como fótons porque a energia não é particulada. Por conseguinte, num sistema fechado, a massa permanece constante porque a matéria não pode ser removida ou adicionada. Mas a energia pode ser transferida principalmente como calor ou energia térmica.
Por exemplo, se um copo de água quente for coberto colocando uma tampa no topo do copo, então o vapor não pode escapar ao sistema por causa da tampa. As moléculas de gás no ar também não podem entrar na chávena por causa da tampa. Portanto, não há troca de matéria. Mas se tocarmos na tampa após algum tempo, podemos sentir que ela está quente. A chávena também vai sentir calor; isto indica que a energia está a vir para fora como energia térmica. Se este sistema for mantido a uma temperatura normal durante muito tempo, pode ser observado que a chávena, tampa ou água já não está quente. Isto acontece porque o sistema partilhou energia térmica com o ambiente circundante até a temperatura do sistema se tornar igual à temperatura do ambiente circundante. A isto chama-se equilíbrio.
Figure 2: O pote coberto é um exemplo de um sistema fechado uma vez que não pode trocar matéria com o ambiente por causa da tampa.
Diferença entre Sistemas Abertos e Fechados
Definição
Sistema Aberto: Um sistema aberto é um sistema termodinâmico onde a energia e a matéria podem ser trocadas com o seu entorno.
Sistema Fechado: Um sistema fechado é um sistema termodinâmico onde a energia pode ser trocada com o seu ambiente, mas não a matéria.
Câmbio de matéria
Sistema Aberto: Os sistemas abertos podem trocar matéria com o seu ambiente.
Sistema Fechado: Os sistemas fechados não podem trocar matéria com o meio circundante.
Massa interna
Sistema Aberto: A massa do sistema variará com o tempo em sistemas abertos.
Sistema Fechado: Em sistemas fechados, a massa do sistema é constante.
Limite do Sistema
Sistema Aberto: Os sistemas abertos têm limites que não são fechados.
Sistema Fechado: O limite de um sistema fechado é completamente fechado.
Conclusão
Em qualquer parte do ambiente, há interacções entre os sistemas e o seu ambiente. Os sistemas podem ser ou abertos, fechados ou isolados. A principal diferença entre sistema aberto e fechado é que, em sistema aberto, a matéria pode ser trocada com o ambiente circundante enquanto que, num sistema fechado, a matéria não pode ser trocada com o ambiente circundante.