Classificazione termodinamica dei sistemi: aperto, chiuso, isolato

Negli appunti precedenti abbiamo visto che Weiss definisce un sistema come un’unità complessa nello spazio e nel tempo, costituita in modo tale che le subunità che lo compongono preservano la loro configurazione interna di struttura e comportamento e tendono a restaurarla dopo perturbazioni non distruttive.



Da un punto di vista termodinamico, i sistemi possono essere distinti in:

  • sistemi aperti
  • sistemi chiusi
  • sistemi isolati

Definizione di sistemi aperti, chiusi e isolati

  • Un sistema viene definito aperto se riceve sia materia che energia dall’esterno e trasmette all’esterno sia materia che energia.
  • Un sistema viene definito chiuso se scambia energia ma non materia con l’ambiente esterno.
  • Un sistema è isolato se non scambia con l’ambiente esterno né energia né materia.
Termodinamica dei sistemi
Fonte: http://www.risparmio-energetico.com

Come vedremo meglio in seguito tutti gli ecosistemi, che non sono altro che sistemi ecologici, possono essere considerati sistemi aperti che ricevono energia principalmente dal sole e scambiano materia con gli ecosistemi limitrofi.



Esempio di sistema aperto

Un esempio di sistema ecologico aperto può essere un fiume, che può sembrare distinto e separato dagli ecosistemi terrestri che lo circondano.

In realtà insetti, anfibi ma anche uccelli si nutrono della materia prodotta nel fiume e la trasferiscono nell’ambiente terrestre. Nel fiume invece vengono decomposti numerosi prodotti che derivano dall’ambiente terrestre come rami, fiori, semi o foglie che vengono trasportati dal vento.

Ecco che si verifica uno scambio sia di materia che di energia tra l’ecosistema del fiume e gli ecosistemi terrestri che lo circondano.

Se potessimo isolare il fiume dall’ambiente circostante si verificherebbero cambiamenti permanenti nei vari ecosistemi, soprattutto nell’ecosistema del fiume che dipende energeticamente dall’ambiente terrestre.

Questi vari ecosistemi quindi sono tutti sistemi ecologici aperti la cui esistenza dipende dalle loro interconnessioni.

Esempio di sistema chiuso

La biosfera è l’unico esempio di sistema chiuso che possiamo fare.

In realtà non è un sistema completamente chiuso poiché riceve materia dall’esterno ed in parte ne esporta. Ad esempio l’idrogeno che deriva dalla scissione dell’acqua negli strati più esterni dell’atmosfera viene in parte perso nello spazio interplanetario con un accumulo netto di ossigeno nell’atmosfera. Tuttavia, considerando minima la quantità di materia che la biosfera scambia con l’esterno rispetto a quella che la costituisce, possiamo considerarla un sistema termodinamicamente chiuso.



Curiosità: esperimento biosfera 2

Esempio di sistema isolato

Un esempio di sistema isolato può essere costituito dal sistema solare, in quanto include oltre alla materia anche la sorgente di energia.

Classificazione dei sistemi in base al numero di componenti

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