מערכת וסביבה


מערכת וסביבה

מערכת וסביבה

בכל תהליך כימי שמתרחש יש גם מעברי אנרגיה.

מעברי האנרגיה מתרחשים בין המערכת לסביבה.

אז מהי המערכת? ומהי הסביבה?

המערכת
המערכת היא לב העניין, מקור ההתרחשות, ובמקרים רבים התהליך שמתרחש (שבא לידי ביטוי בניסוח התהליך).

נראה מספר דוגמאות:
לתוך כלי המכיל מים הכניסו NaCℓ(s) והתרחש התהליך הבא:

תהליך המסת NaCl

מהי המערכת במקרה זה ?
המערכת כוללת את NaCℓ(s) , Na+(aq) , Cℓ (aq). שימו לב שהמערכת כוללת גם מולקולות מים המקיפות את היונים הממוימים .

הסביבה
ניתן להגדיר את הסביבה ככל דבר שהוא לא המערכת.

בדוגמה הנ"ל, הסביבה כוללת את המים שנמצאים בכלי (למעט את מולקולות מסביב ליונים), את הכלי שבו נמצאים המים וכן את כל הסביבה (האוויר מסביב) שמסביב לכלי.
כשמתייחסים לסביבה ניתן לדבר על הסביבה שקרובה למערכת ועל הסביבה הרחוקה מהמערכת.

להלן נתבונן בדוגמה נוספת.
מניחים כוס מים רותחים על השולחן.
המערכת היא המים הרותחים ואילו הכוס והאוויר שמסביב לכוס הם הסביבה.

אם נתייחס לדוגמה האחרונה, נוכל לומר שיש מעבר אנרגיה מהכוס שבה מים רותחים לאוויר שמסביב לכוס (במשך הזמן חלה ירידה בטמפרטורה של המים בכוס).

כשאנו מתייחסים למערכת נוכל לסווג את המערכות השונות לשלושה סוגים:

  1. מערכת פתוחה
  2. מערכת סגורה
  3. מערכת מבודדת

מערכת פתוחה: זו מערכת המאפשרת מעבר חומר ואנרגיה.

דוגמה: כוס מים בטמפרטורה של 80°C.
זו מערכת פתוחה כי ניתן להוסיף ולהוציא מים מהכוס; מים מתנדפים מהכוס, וכמובן שהטמפרטורה בכוס תשתווה לאחר זמן מה לטמפרטורה של הסביבה.
זאת אומרת, שמתאפשר מעבר אנרגיה וגם מעבר חומר מהמערכת לסביבה.

מערכת סגורה: זו מערכת המאפשרת מעבר אנרגיה ולא מאפשרת מעבר חומר.

דוגמה: כוס מים מכוסה בטמפרטורה של 80°C.
זו מערכת סגורה. יש מעבר אנרגיה (הטמפרטורה בכוס תשתווה לטמפרטורה של הסביבה), אבל לא ניתן להוסיף או להוציא חומר מהכוס כי היא מכוסה.

מערכת מבודדת: מערכת מבודדת היא מערכת שלא מאפשרת מעבר חומר ו/או מעבר אנרגיה מהסביבה למערכת ולהיפך.

דוגמה : מים בטמפרטורה של 80°C הנשמרת בתוך כוס תרמית סגורה.
כוס תרמית היא מבודדת יחסית. הבידוד אינו מושלם אבל זו הדוגמה המקורבת ביותר למערכת מבודדת.

מערכת וסביבה