Na termodinâmica, um sistema isolado é um sistema termodinâmico que não troca energia ou matéria com seu entorno (exatamente o oposto de um sistema aberto). Em outras palavras, é um sistema completamente fechado e não permite qualquer tipo de transferência de calor, trabalho ou massa através de suas fronteiras, mesmo que não esteja em equilíbrio termodinâmico.
Este tipo de sistema é um conceito idealizado e pode ser difícil de encontrar na prática. No entanto, é útil em termodinâmica porque permite estudar como a energia de um sistema muda sem levar em conta os efeitos do ambiente.
Qual é a diferença entre um sistema isolado e um sistema fechado?
A diferença entre esses dois tipos de sistemas é que um sistema fechado permite a troca de energia, mas não de matéria com seu entorno, enquanto um sistema isolado não permite nenhum tipo de troca com o meio ambiente.
Para que serve um sistema isolado?
Sistemas isolados são usados em termodinâmica como ferramentas teóricas para estudar como a energia de um sistema muda sem levar em conta os efeitos do ambiente. Isso é especialmente útil para o estudo da energia interna de um sistema, pois permite ignorar as transferências de calor ou trabalho que podem ocorrer com o ambiente.
Sistemas isolados também são usados em física e engenharia para projetar e avaliar sistemas que devem manter uma certa quantidade de energia em seu interior, como câmaras de vácuo, sistemas criogênicos, reatores nucleares, entre outros.
Além disso, os sistemas isolados também são úteis para entender o comportamento da energia em diferentes processos naturais, como a expansão adiabática de um gás, o resfriamento de um objeto devido à radiação, entre outros.
Exemplos de sistemas isolados
Com exceção do universo, todos os sistemas isolados são sistemas ideais. Porém, em muitas aplicações a troca de matéria e energia pode ser considerada zero para simplificar os cálculos. Alguns exemplos de sistemas isolados são:
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Uma garrafa térmica totalmente selada contendo uma bebida quente. Nesse caso, o sistema é completamente fechado e não permite a transferência de calor ou matéria com o meio.
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O universo é um exemplo de sistema isolado no sentido de que não troca energia ou matéria com nada fora dele. Este exemplo é o único que é um verdadeiro sistema isolado.
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Uma roupa de mergulho é um exemplo de como um isolante térmico pode ser usado para manter um sistema isolado, neste caso o corpo humano, a uma temperatura constante, o que é útil para esportes aquáticos em águas frias.
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Um sistema solar isolado é um modelo teórico no qual o sistema solar é considerado como um sistema isolado, no qual não há troca de massa ou energia com outros sistemas fora dele. Ou seja, considera-se que não permite nenhum tipo de troca (nem matéria nem energia) com o resto do universo sem levar em conta os efeitos de outros corpos celestes ou forças externas, como a influência gravitacional de outras estrelas ou galáxias.