Открытая система

Мы объясним, что такое открытая система, ее характеристики и примеры. Также закрытые и изолированные системы
Открытая система не имеет барьеров для окружающей среды или ее барьеры проницаемы

Что такое открытая система?

Открытая система – это система, фундаментальной особенностью которой является то, что она позволяет свободный обмен информацией веществом или энергией между собой и окружающей средой, не создавая барьеров или препятствий для этого потока. В этом обмене система принимает то, что ей нужно, и выпускает то, что ей не нужно. Примерами открытых систем являются человеческое тело и растения

Понятие открытой системы используется в различных областях человеческого знания и особенно изучается физикой в термодинамических системах , т.е. в тех частях Вселенной , которые изолированы для изучения. С этой точки зрения системы представляют собой наборы элементов, образующих единое целое, и классифицируются в соответствии с уровнем обмена веществом и энергией, который они имеют с окружающей средой

Таким образом, открытые системы отличаются от закрытых систем , которые могут обмениваться энергией с окружающей средой, но никогда – материей. Например: надутый воздушный шар

Один из основных подходов к открытым системам был разработан в 1956 году австрийским биологом и философом Людвигом фон Берталанфи (1901-1972) и представляет собой его особый вклад в гораздо более широкую Общую теорию систем

Характеристики открытых систем

Основными характеристиками открытых систем являются:

• Они обеспечивают свободный обмен информацией между внутренней частью системы и внешней средой.
• Их нельзя рассматривать только как сумму их частей, но взаимосвязь элементов порождает новые качества.
• В них либо отсутствуют барьеры или препятствия для потока, либо они есть, но только в определенном и ограниченном объеме.
• Их отличают от закрытых систем и изолированных систем

Примеры открытых систем

Все живые существа обмениваются веществом и энергией с окружающей средой.

Примерами открытых систем в термодинамике являются:
5ZAT9 живые существа , которые понимаются как открытые системы, поскольку они постоянно принимают и отдают вещество и энергию из окружающей среды. Так происходит с фотосинтетической системой растений, которая получает солнечный свет и использует его для синтеза сахаров, выделяя взамен углекислый газ в окружающую среду.

• чашка горячей воды , которая излучает свое тепло в более холодную среду, пока не наступит термодинамическое равновесие между внутренней и внешней частями системы. Кроме того, воду можно выливать, т.е. она также может обмениваться веществом.
• Двигатель автомобиля , которому для работы необходим бензин, а при работе он выделяет газы, образующиеся при сгорании
• Костер , для горения которого требуются определенные материалы (например, дерево или уголь) и который выделяет газы
• Нагнетатель, которому требуется энергия из внешней среды, чтобы выпустить воздух для надувания какого-либо определенного предмета, например, колеса, шара или воздушного шара.
• турбина , которая использует определенный материал (например, воду или газы) для производства энергии.
• Блендер , который позволяет подавать продукты в блендер и с помощью электрической энергии , получаемой из окружающей среды, преобразовывать их в другой материал.
• Чашка для чая , которая позволяет обмениваться теплом со средой, а также веществом, таким как вода или чайные листья.

Изолированные системы и закрытые системы

Открытые системы отличаются от закрытых систем, которые представляют собой системы, не обменивающиеся информацией с внешней средой, т.е. замкнутые на самих себе. Поскольку во Вселенной трудно найти абсолютно замкнутые системы, физика считает замкнутыми те, которые обмениваются с внешней средой только энергией, но не материей

Примерами закрытых систем являются:

• Надутый воздушный шар.
• Термометр.
• Скороварка.
• Закрытая бутылка.
• Прожектор.

С другой стороны, изолированная система – это система, которая находится настолько далеко от других систем, что взаимодействие с ними для нее невозможно. Это также могут быть системы, имеющие непроницаемые границы, которые ограничивают обмен между внутренним и внешним. Идеальных изолирующих систем не существует, но есть те, которые способны значительно сократить обмен информацией. Например, неопреновый костюм