Затворени систем

Затворени систем је физички систем који не дозвољава извесне типове трансфера (као што је трансфер масе и енергетски трансфер) у или из система. Спецификација типова трансфера који су искључени варира међу затвореним системима у физици, хемији или инжењерство.

Физика[уреди | уреди извор]

Класична механика[уреди | уреди извор]

У нерелативистичкој класичној механици, затворени систем је физички систем који не размењује материју са својим окружењем, и није под дејством било које силе чији извор је изван система.^[1]^[2] Затворени систем у класичној механици се може сматрати изолованим системом у термодинамици. Затворени системи се често користе да би се ограничили фактори који могу да утичу на резултат специфичног проблема или експеримента.

Термодинамика[уреди | уреди извор]

У термодинамици, затворени систем може да размењује енергију (попут топлоте или рада), али не и материју са својим окружењем. Изоловани систем не може да размењује топлоту, рад или материју са окружењем, док отворени систем може да размењује енергију и материју.^[3]^[4]^[5]^[6]^[7]^[8]^[9] (Ова схема дефиниције термина није универзално прихваћена, мада је подесна за неке сврхе. Специфично, неки аутори користе 'затворени систем' на местима где се 'изоловани систем' користи овде.^[10]^[11])

За једноставан систем, са само једним типом честица (атома или молекула), затворени систем сачињава константан број честица. Међутим, у системима у којима се одвијају хемијске реакције, многе врсте молекула могу да буду генерисане или разложене реактивним процесом. У том случају, чињеница да је систем затворен се изражава навођењем тоталног броја конзервираних атома, независно од типа молекула чији су они део. Математички:

$\sum _{j=1}^{m}a_{ij}N_{j}=b_{i}$

где је $N_{j}$ број молекула j-типа, $a_{ij}$ је број атома елемента i у молекулу j и b_i је укупан број атома елемента i у систему, који остаје константан, пошто је систем затворен. Једна таква једначина постоји за сваки елемент у систему.

У термодинамици, затворен систем је важан за решавање компликованих термодинамичких проблема. Он омогућава елиминације спољашњих фактора који могу да измене резултате експеримента или преблем, чиме их поједностављује. Затворени систем се исто тако може користити у ситуацијама где је термодинамичка равнотежа неопходна да би се поједноставила ситуација.

Квантна физика[уреди | уреди извор]

Шредингерова једначина описује понашање изолованог или затвореног квантног система, другим речима, по дефиницији односи се на систем који не размењује информације (и.е. енергију и/или материју) са другим системом. Ако је изоловани систем у неком чистом стању ψ(t) ∈ H у времену t, где H означава Хилбертов простор система, време еволуције тог стања (између два консекутивна мерења).^[12]

$i\hbar {\frac {\partial }{\partial t}}\Psi \left(\mathbf {r} ,t\right)={\hat {H}}\Psi \left(\mathbf {r} ,t\right)\,\!$

где је $и$ имагинарна јединица, $ħ$ је Планкова константа подељена са $2π$ , симбол $.mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output .sfrac.tion,.mw-parser-output .sfrac .tion{display:inline-block;vertical-align:-0.5em;font-size:85%;text-align:center}.mw-parser-output .sfrac .num,.mw-parser-output .sfrac .den{display:block;line-height:1em;margin:0 0.1em}.mw-parser-output .sfrac .den{border-top:1px solid}.mw-parser-output .sr-only{border:0;clip:rect(0,0,0,0);height:1px;margin:-1px;overflow:hidden;padding:0;position:absolute;width:1px}∂/∂т$ означава парцијал дериват у односу на време $т$ , $Ψ$ (грчко слово пси) је таласна функција квантног система, и $Ĥ$ је Хамилтонијски оператор (који карактерише укупну енергију било које дате таласне функције и узима различите форме у зависности од ситуације).

Хемија[уреди | уреди извор]

У хемији, затворени систем је локација из које реактанти или продукти не могу изаћи, једино се топлота може слободно размењивати (е.г. ледени хладњак). Затворени систем се може користити кад се спроводе хемијски експерименти при чему температура није фактор (и.е. остварује се термални еквилибријум).

Инжењерство[уреди | уреди извор]

У инжењерском контексту, затворени систем је ограничени систем, и.е. дефинисан систем, у коме је сваки унос познат, као и сваки исход (или може да буде познат) у специфичном времену.

Види још[уреди | уреди извор]

Референце[уреди | уреди извор]

^ Рана, Н.C.; П.С. Јоаг (1991). Цлассицал Мецханицс. стр. 78. ИСБН 978-0-07-460315-4.
^ Ландау, L.D.; Е.M. Лифсхитз (1976). Мецханицс (тхирд изд.). стр. 8. ИСБН 978-0-7506-2896-9.
^ Пригогине, I., Дефаy, Р. (1950/1954). Цхемицал Тхермодyнамицс, Лонгманс, Греен & Цо, Лондон, п. 66.
^ Тисза, L. (1966). Генерализед Тхермодyнамицс, M.I.Т Пресс, Цамбридге МА, пп. 112–113.
^ Гуггенхеим, Е.А. (1949/1967). Тхермодyнамицс. Ан Адванцед Треатмент фор Цхемистс анд Пхyсицистс, (1ст едитион 1949) 5тх едитион 1967, Нортх-Холланд, Амстердам, п. 14.
^ Мüнстер, А. (1970). Цлассицал Тхермодyнамицс, транслатед бy Е.С. Халберстадт, Wилеy–Интерсциенце, Лондон, пп. 6–7.
^ Хаасе, Р. (1971). Сурвеy оф Фундаментал Лаwс, цхаптер 1 оф Тхермодyнамицс, пагес 1–97 оф волуме 1, ед. W. Јост, оф Пхyсицал Цхемистрy. Ан Адванцед Треатисе, ед. Х. Еyринг, D. Хендерсон, W. Јост, Ацадемиц Пресс, Неw Yорк, лцн 73–117081, п. 3.
^ Тсцхоегл, Н.W.: Фундаменталс оф Еqуилибриум анд Стеадy-Стате Тхермодyнамицс, Елсевиер, Амстердам. 2000. ISBN 978-0-444-50426-5. стр. 5.
^ Силбеy, Р.Ј., Албертy, Р.А., Баwенди, M.Г. (1955/2005). Пхyсицал Цхемистрy, фоуртх едитион, Wилеy, Хобокен Њ, п. 4.
^ Цаллен, Х.Б. (1960/1985). Тхермодyнамицс анд ан Интродуцтион то Тхермостатистицс, (1ст едитион 1960) 2нд едитион 1985, Wилеy, Неw Yорк. ISBN 978-0-471-86256-7. стр. 17.
^ ter Haar, D., Wergeland, H. (1966). Elements of Thermodynamics, Addison-Wesley Publishing, Reading MA, p. 43.
^ Rivas, Ángel; F. Huelga, Susana. Open Quantum Systems. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag. ISBN 978-3-642-23354-8.

[1] Рана, Н.C.; П.С. Јоаг (1991). Цлассицал Мецханицс. стр. 78. ИСБН 978-0-07-460315-4.

[2] Ландау, L.D.; Е.M. Лифсхитз (1976). Мецханицс (тхирд изд.). стр. 8. ИСБН 978-0-7506-2896-9.

[3] Пригогине, I., Дефаy, Р. (1950/1954). Цхемицал Тхермодyнамицс, Лонгманс, Греен & Цо, Лондон, п. 66.

[4] Тисза, L. (1966). Генерализед Тхермодyнамицс, M.I.Т Пресс, Цамбридге МА, пп. 112–113.

[5] Гуггенхеим, Е.А. (1949/1967). Тхермодyнамицс. Ан Адванцед Треатмент фор Цхемистс анд Пхyсицистс, (1ст едитион 1949) 5тх едитион 1967, Нортх-Холланд, Амстердам, п. 14.

[6] Мüнстер, А. (1970). Цлассицал Тхермодyнамицс, транслатед бy Е.С. Халберстадт, Wилеy–Интерсциенце, Лондон, пп. 6–7.

[7] Хаасе, Р. (1971). Сурвеy оф Фундаментал Лаwс, цхаптер 1 оф Тхермодyнамицс, пагес 1–97 оф волуме 1, ед. W. Јост, оф Пхyсицал Цхемистрy. Ан Адванцед Треатисе, ед. Х. Еyринг, D. Хендерсон, W. Јост, Ацадемиц Пресс, Неw Yорк, лцн 73–117081, п. 3.

[8] Тсцхоегл, Н.W.: Фундаменталс оф Еqуилибриум анд Стеадy-Стате Тхермодyнамицс, Елсевиер, Амстердам. 2000. ISBN 978-0-444-50426-5. стр. 5.

[9] Силбеy, Р.Ј., Албертy, Р.А., Баwенди, M.Г. (1955/2005). Пхyсицал Цхемистрy, фоуртх едитион, Wилеy, Хобокен Њ, п. 4.

[10] Цаллен, Х.Б. (1960/1985). Тхермодyнамицс анд ан Интродуцтион то Тхермостатистицс, (1ст едитион 1960) 2нд едитион 1985, Wилеy, Неw Yорк. ISBN 978-0-471-86256-7. стр. 17.

[11] ter Haar, D., Wergeland, H. (1966). Elements of Thermodynamics, Addison-Wesley Publishing, Reading MA, p. 43.

[12] Rivas, Ángel; F. Huelga, Susana. Open Quantum Systems. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag. ISBN 978-3-642-23354-8.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]