Tofauti kuu kati ya mfumo uliojitenga na mfumo funge ni kwamba mifumo iliyotengwa haiwezi kubadilishana maada na nishati na inayozunguka lakini, ingawa mifumo iliyofungwa pia haiwezi kubadilishana jambo na inayozunguka, inaweza kubadilishana nishati.
Kwa urahisi wa kusoma kemia, tunagawanya ulimwengu katika sehemu mbili. Sehemu tunayoenda kujifunza ni "mfumo", na iliyobaki ni "kuzunguka". Kwa mfano, mfumo unaweza kuwa kiumbe, chombo cha athari au hata seli moja. Kuna mpaka kati ya mfumo na jirani. Mpaka hufafanua upeo wa mfumo. Wakati mwingine, jambo na kubadilishana nishati kupitia mipaka hii. Zaidi ya hayo, tunaweza kuainisha mfumo katika makundi mawili; wao ni mfumo wazi na mfumo funge. Mfumo uliotengwa ni aina ya mfumo funge.
Mfumo Pekee ni nini?
Mfumo uliotengwa ni aina ya mfumo funge. Lakini, inatofautiana na mfumo wa kufungwa kwa sababu hauna mawasiliano ya mitambo au ya joto na jirani yake. Hiyo inamaanisha; mifumo iliyotengwa haiwezi kubadilishana vitu na nishati na inayozunguka. Zaidi ya hayo, mifumo hii hufikia msawazo wa halijoto na wakati, kwa kusawazisha shinikizo, halijoto au vigezo vingine.
Kwa kweli, mfumo uliotengwa haupo kwa sababu vitu vyote vinaingiliana kwa njia fulani. Hata hivyo, tunaweza kuuona ulimwengu mzima kuwa mfumo uliojitenga, tukizingatia kwamba hakuna uhamishaji wa mada na nishati nje ya ulimwengu. Kinadharia, hii ni muhimu wakati wa kujenga mifano. Kwa mfano, sheria ya kwanza na ya pili ya thermodynamic inaelezea mfumo wa pekee.
Kielelezo 01: Ulinganisho wa Mfumo Uliotengwa na Mifumo Iliyofunguliwa na Iliyofungwa
Sheria ya kwanza ya thermodynamics inasema kwamba "nishati ya ndani ya mfumo uliotengwa haibadilika." Sheria ya pili ya thermodynamics inasema kwamba "entropy ya mfumo uliotengwa huongezeka wakati wa mchakato wa hiari." Walakini, sheria hii ni kweli tu kwa mifumo iliyotengwa. Entropy itaongezeka kwa muda katika mfumo wa pekee na itafikia thamani ya juu katika usawa. Kwa kifupi, nishati ya jumla ya mifumo hii haiwezi kuongezeka. Kwa hivyo, entropy haiwezi kupungua kamwe.
Mfumo Uliofungwa ni nini?
Katika mfumo funge, jambo haliwezi kupita kwenye mpaka. Kwa hiyo, jambo ndani ya mfumo uliofungwa daima ni sawa. Hata hivyo, katika aina hii ya mfumo, kubadilishana nishati na jirani. Kwa mfano, majibu yanapotokea, mfumo unaweza kupanuka, au unaweza kuhamisha nishati kwa mazingira ikiwa katika halijoto ya chini.
Kielelezo 02: Mfumo na mazingira yake ukitenganishwa na Mpaka
Mf: Ikiwa tunafunika sehemu ya juu ya kikombe cha joto cha chai na mfuniko, basi inakuwa mfumo funge. Huko, mvuke hauwezi kuepuka mfumo. Pia, molekuli za gesi zinazozunguka haziwezi kuingia kwenye mfumo. Kwa hivyo, hakuna kubadilishana maada. Hata hivyo, joto la chai hubadilishana na jirani. Tunaweza kuhisi joto ikiwa tunagusa kifuniko cha kikombe. Kwa hivyo nishati hutoka nje kama nishati ya joto. Huko, mfumo hupata usawa na mazingira wakati halijoto ndani na nje ya mfumo inakuwa sawa.
Nini Tofauti Kati ya Mfumo Uliotengwa na Mfumo Uliofungwa?
Mipaka hutenganisha mfumo na unaouzunguka. Tunaweza kutaja mfumo kama mfumo wazi au uliofungwa kulingana na ubadilishanaji wa maada na nishati kupitia mpaka huu. Mfumo wa pekee pia ni aina ya mfumo uliofungwa. Tofauti kuu kati ya mfumo uliojitenga na mfumo funge ni kwamba mifumo iliyojitenga haiwezi kubadilishana maada na nishati na inayozunguka lakini, ingawa mifumo iliyofungwa haiwezi kubadilishana jambo na inayozunguka, inaweza kubadilishana nishati.
Kama tofauti nyingine muhimu kati ya mfumo uliotengwa na mfumo funge, tunaweza kusema kwamba entropi ya mfumo uliotengwa hauwezi kamwe kupungua huku entropy ya mfumo funge inaweza kupungua. Aidha, mifumo iliyotengwa ni ya kinadharia; hiyo ina maana, mifumo hii haipo katika uhalisia. Hata hivyo, mifumo iliyofungwa ipo katika hali halisi.
Muhtasari – Mfumo Uliotengwa dhidi ya Mfumo Uliofungwa
Mifumo ni ya aina mbili; wao ni mfumo wazi na mfumo funge. Mifumo ya pekee pia ni aina ya mfumo wa kufungwa. Walakini, kuna tofauti chache kati yao. Tofauti kuu kati ya mfumo uliojitenga na mfumo funge ni kwamba mifumo iliyojitenga haiwezi kubadilishana nyenzo na nishati na inayozunguka lakini, ingawa mifumo iliyofungwa pia haiwezi kubadilishana jambo na inayozunguka, inaweza kubadilishana nishati.
