Ein geschlossenes System in einem physischen System ist ein System, in dem die im System enthaltenen Materialien nicht von anderen externen physikalischen Wirkstoffen beeinflusst werden.
Thermodynamische Systeme können geschlossen oder offen sein.
In der Thermodynamik kann ein geschlossenes System Energie (wie Wärme oder Arbeit) austauschen, es findet jedoch kein Materieaustausch mit seiner Umgebung statt.
Andererseits kann ein offenes System Materie und Energie austauschen. In einem Wasserkraftwerk findet beispielsweise ein Austausch von Energie und Materie statt.
Geschlossene Systeme werden manchmal mit isolierten Systemen verwechselt. Ein isoliertes System kann keine Wärme, Arbeit oder Materie mit der Umgebung austauschen, während ein geschlossenes System dies kann.
Ein thermodynamisch geschlossenes System kann klar als luftdichter Behälter vorgestellt werden. Es ist ein System, dessen Wände wärmeleitend sind und verformbar sein können, dh sein Volumen kann variieren.
Beispiele für geschlossene Systeme
Um das Konzept dieses Systemtyps besser zu verstehen, listen wir einige Beispiele auf:
Die Erde wird als geschlossenes System betrachtet. Die Erde ist ein Teil des Universums, der Sonnenenergie empfängt, während die Gesamtmasse konstant bleibt und (fast) keinen Austausch aus dem Weltraum findet.
Ein Schnellkochtopf, bei dem kein Gas entweichen kann, erfährt eine Änderung der Energie, jedoch nicht der Masse. Das Essen, das wir kochen, erhält Wärmeenergie, aber seine Masse variiert nicht.
Ein Stirlingmotor tauscht Energie mit der Außenseite aus, ohne seine Masse zu verändern. Dieser Motortyp empfängt externe Wärmeenergie und liefert mechanische Energie.
Ein Solarthermiesystem erfasst Energie von der Sonne und liefert Wärmeenergie an ein anderes System. Die Gesamtmasse bleibt jedoch konstant.
Anwendung der Gesetze der Thermodynamik in geschlossenen Systemen
Nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik für diese Systeme ist die Änderung der inneren Energie gleich der Summe der hinzugefügten Arbeit und Wärme.
Nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik nimmt die Entropie im geschlossenen System mit der absorbierten Wärme und der Verlustleistung zu.
Bei dieser Art von Systemen kann auch die Erhaltung von Massen der klassischen Physik angewendet werden, bei denen die Masse konstant bleibt.
In der relativistischen Physik führt die Abnahme des Energiegehalts des Systems jedoch automatisch zu einer Abnahme der Masse des Systems.
