Abgeschlossene Systeme Beispiel Essay

Als abgeschlossenes- oder isoliertes System wird ein System ohne Wechselwirkung mit seiner Umgebung bezeichnet.

Thermodynamik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Hauptartikel: Thermodynamisches System

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

Als abgeschlossen oder isoliert ist ein System definiert, das 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 angelsächsischen Literatur existieren nur die Ausdrücke closed für geschlossen und isolated für isoliert. Es ist daher vorteilhaft nur den Begriff isoliert zu verwenden.

Weitere Gebiete[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das in der Kosmologie vorgeschlagene Urknall­modell beschreibt je nach Massen- und Energiedichte ein in ferner 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[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • 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, 1 January 2014, ISBN 978-3-11-030201-1.
  • Dieter Meschede: Gerthsen Physik.. Springer-Verlag, 27. Februar 2015, ISBN 978-3-662-45977-5.

Beim Herabfallen eines Steines, beim Hochwerfen eines Balles oder beim Abbremsen eines Autos gehen Energieumwandlungen vor sich. Um solche Vorgänge auch quantitativ beschreiben zu können, muss der Bereich, den man beschreibt, von seiner Umgebung abgegrenzt werden (Bild 1).

In der Physik wird ein von seiner Umgebung abgegrenzter Bereich als System oder als physikalisches System bezeichnet.

Von der Umgebung ist es durch die Systemgrenze abgegrenzt. Je nach der Art der Abgrenzung zwischen System und Umgebung unterscheidet man offene Systeme, geschlossene Systeme und abgeschlossene Systeme. In der nachfolgenden Übersicht sind diese drei Arten von Systemen genauer gekennzeichnet.


Von besonderer Bedeutung sind abgeschlossene Systeme. In einem solchen abgeschlossenen System kann sich die Energie zwar von einer Form in andere Formen umwandeln oder von einem Körper auf andere Körper übertragen werden. Die Gesamtenergie des Systems bleibt aber erhalten.

Solche Größen, deren Betrag in einem abgeschlossenen System erhalten bleibt, nennt man in der Physik auch Erhaltungsgrößen.
Die Energie ist eine solche Erhaltungsgröße. Eine andere Erhaltungsgröße ist der Impuls. Der Impuls eines Körpers ist gleich dem Produkt aus seiner Masse und seiner Geschwindigkeit.
Auch der Energieerhaltungssatz oder der Impulserhaltungssatz gelten nur für abgeschlossene Systeme.

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