Termodynaaminen systeemi
Termodynamiikassa tarkasteltavasta kohteesta käytetään nimitystä systeemi. Systeemi on ympäristöstä rajattu kokonaisuus ainetta, esimerkiksi luokkahuone, juomapullo tai jääkimpale. Systeemit jaetaan kolmeen tyyppiin sen mukaan, miten ne on rajattu ympäristöstä. Ympäristöstä rajaamisella tarkoitetaan, miten aine tai energia pääsevät siirtymän systeemin ja ympäristön välillä.
Vedellä täytetty lasi on avoin systeemi. Se lämpenee (tai jäähtyy) ennen pitkää huoneenlämpöiseksi. Veden ja ympäristön välillä siirtyy energiaa. Energian siirtyminen havaitaan lämpötilan muutoksena. Myös ainetta siirtyy, kun nestettä haihtuu lasista tai kun sitä kaadetaan lasiin lisää. Avoimen systeemin ja ympäristön välillä siirtyy sekä energiaa että ainetta.
Avaamaton vesipullo on suljettu systeemi. Energiaa pääsee siirtymään seinämien läpi, kun pullon ja ympäristön lämpötilaerot tasoittuvat. Pullon seinien läpi ei kuitenkaan siirry ainetta. Suljetun systeemin ja ympäristön välillä siirtyy energiaa, mutta ei ainetta.
Termospulloon kaadettu vesi muodostaa eristetyn systeemin. Termospullon seinämät eristävät hyvin lämpöä, joten energiaa ei juurikaan siirry seinämien läpi. Koska energian siirtyminen ympäristön ja systeemin välillä on vähäistä, systeemin lämpötila ei juuri muutu. Suljettu termospullo on eristetty systeemi, kun tarkasteluaika on minuutteja tai pari tuntia. Tässä ajassa energiaa siirtyy niin vähän, että pullon sisällön lämpötila pysyy samana. Täydellistä eristettyä systeemiä ei kuitenkaan ole olemassa. Eristetyn systeemin ja ympäristön välillä ei siirry energiaa eikä ainetta.
Avoin, suljettu ja eristetty systeemi
- Avoimen systeemin ja ympäristön välillä siirtyy sekä energiaa että ainetta.
- Suljetun systeemin ja ympäristön välillä siirtyy energiaa, mutta ei ainetta.
- Eristetyn systeemin ja ympäristön välillä ei siirry energiaa eikä ainetta.