Abgeschlossenes System

Als abgeschlossenes oder isoliertes System wird ein physikalisches System bezeichnet, welches mit seiner Umgebung nicht wechselwirkt, also mit seiner Umgebung keine Energie und/oder Materie austauscht.[1][2]

Thermodynamik

In der Thermodynamik wird zwischen offenen, geschlossenen und abgeschlossenen (oder isolierten) Systemen unterschieden.

Als abgeschlossen oder isoliert ist ein System definiert, das nicht mit seiner Umgebung wechselwirkt. Daraus folgt, dass es auch keine Energie, unabhängig von ihrer Erscheinungsform (z. B. Strahlung, Materie, Wärme oder mechanische Arbeit), mit seiner Umgebung austauschen kann. Ein abgeschlossenes System ist somit auch adiabatisch, seine Gesamtenergie konstant. Da in der Wirklichkeit keine Möglichkeit vollständiger Isolation bekannt ist, handelt es sich bei diesem Konzept um eine Idealisierung, die jedoch auf kürzeren Zeitskalen (im Bereich von Stunden und Tagen) experimentell genähert realisiert werden kann, z. B. in einem Dewargefäß, also einer Isolierkanne.

Zu beachten ist die Verwechslungsgefahr der Begriffe geschlossen und abgeschlossen. Umgangssprachlich werden diese Begriffe oft synonym verwendet. In der englischen Literatur existieren nur die Ausdrücke closed für geschlossen und isolated für isoliert. Es ist daher vorteilhaft nur den Begriff isoliert zu verwenden.

Weitere Gebiete

Auf anderen physikalischen Gebieten wird der Begriff manchmal in weniger strengem Sinn verwendet. In Bezug z. B. auf elektrische Ladung ist ein abgeschlossenes System jedes System, über dessen Grenzen keine Ladung transportiert wird.

Kosmologie

Das in der Kosmologie vorgeschlagene Urknall­modell beschreibt je nach Massen- und Energiedichte ein in der Zukunft wieder kollabierendes (abgeschlossenes) oder für immer expandierendes (offenes) Universum. Derzeitige Beobachtungen deuten auf eine zunehmende Expansion und somit ein sich unendlich ausdehnendes Universum hin. In beiden Fällen ist das Universum als Ganzes ein isoliertes System.

Bislang nicht durch Beobachtungen bestätigte Theorien (z. B. Stringtheorie) postulieren viele Universen. Wenn zwischen diesen Energie ausgetauscht werden kann, würden die Universen zu offenen Systemen gehören.

Siehe auch

Literatur
  • Richard P. Feynman: Feynman-Vorlesungen über Physik. Mechanik, Strahlung, Wärme 5., verbesserte Auflage, definitive Edition. Oldenbourg, München / Wien 2007, ISBN 978-3-486-58444-8 (= The Feynman Lectures on Physics, Band 1).
  • Paul A. Tipler: Physik. 3. korrigierter Nachdruck der 1. Auflage. 1994, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg / Berlin 2000, ISBN 3-86025-122-8.
  • Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer: Mechanik – Akustik – Wärme. In: Lehrbuch der Experimentalphysik. Bd. 1, 12. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2008, ISBN 978-3-11-019311-4.
  • Rainer Müller: Thermodynamik: Vom Tautropfen zum Solarkraftwerk. De Gruyter, 2014, ISBN 978-3-11-030201-1 (google.de).
  • Dieter Meschede: Gerthsen Physik. Springer-Verlag, 2015, ISBN 978-3-662-45977-5 (google.de).

Einzelnachweise
  1. Günter Jakob Lauth, Jürgen Kowalczyk: Thermodynamik: Eine Einführung. Springer, Berlin, Heidelberg 2015, ISBN 978-3-662-46228-7, 5.2 Begriffsdefinitionen, S. 60, doi:10.1007/978-3-662-46229-4 (springer.com [abgerufen am 22. Mai 2023]).
  2. Martin Dehli: Kompendium Technische Thermodynamik: Für Studium und Praxis. Springer Fachmedien, Wiesbaden 2021, ISBN 978-3-658-34539-6, 1.2 System, S. 3, doi:10.1007/978-3-658-34540-2 (springer.com [abgerufen am 22. Mai 2023]).
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