isolated-system
Eristetty järjestelmä on järjestelmä, joka ei vaihda ainetta eikä energiaa ympäristönsä kanssa. Se on kolmijaottelun (avoin, suljettu, eristetty) äärimmäinen muoto ja toimii tärkeänä teoreettisena referenssinä etenkin termodynamiikassa.
Määritelmä
Isolated system (eristetty järjestelmä) on järjestelmä, joka ei ole vuorovaikutuksessa minkään muun järjestelmän kanssa. Mikään aine, energia eikä informaatio ei ylitä sen rajaa.
Käytännön seuraus on merkittävä: eristetyssä järjestelmässä kokonaisenergia, kokonaisliikemäärä ja kokonaisvääntömäärä säilyvät vakioina. Lisäksi termodynamiikan toisen pääsäännön mukaan eristetyn järjestelmän entropia voi vain kasvaa tai pysyä vakiona — koskaan ei vähentyä.
Termodynamiikassa kolme perustyyppiä:
- open-system — vaihtaa sekä ainetta että energiaa.
- closed-system — vaihtaa energiaa, mutta ei ainetta.
- isolated-system — ei vaihda kumpaakaan.
Alkuperä
Käsite juontaa 1800-luvun termodynamiikkaan. Rudolf Clausius muotoili termodynamiikan toisen pääsäännön alun perin nimenomaan eristetyille järjestelmille: eristetyn järjestelmän entropia kasvaa spontaanissa prosessissa.
Ludwig von Bertalanffy korosti, että elävät organismit eivät voi olla eristettyjä — ne ovat avoimia järjestelmiä. Tämä oli yksi yleisen systeemiteorian lähtökohdista: biologisten ja yhteiskunnallisten järjestelmien ymmärtäminen vaatii termodynamiikan laajentamista eristetyn järjestelmän ulkopuolelle.
Ayyadurai huomauttaa, että käytännössä täysin eristettyjä järjestelmiä ei juuri ole — lähimpänä ovat hyvin eristetyt termospullot, kryogeeniset kammiot ja koko havaittavissa oleva maailmankaikkeus, joka fysiikan standardimallin mukaan on eristetty (vaikkakin laajenee).
Yhteydet muihin käsitteisiin
- closed-system — sallii energianvaihdon mutta ei aineenvaihtoa.
- open-system — vaihtaa sekä ainetta että energiaa.
- boundary — täydellisesti läpäisemätön raja.
- environment — ei vuorovaikutusta ympäristön kanssa.
- equilibrium — eristetty järjestelmä saavuttaa termodynaamisen tasapainon.
- entropy — kasvaa eristetyssä järjestelmässä.
Missä oppitunneissa käsitellään
Käsite esitellään Järjestelmän perusteet -oppitunnilla osana open/closed/isolated -kolmijaottelua. Syventävä käsittely oppitunneilla Termodynamiikka systeemiajattelussa ja Entropia.
Lähteet
Donella Meadows — Thinking in Systems: A Primer (2008). Ludwig von Bertalanffy — General System Theory (1968). Ilya Prigogine — From Being to Becoming (1980). V.A. Shiva Ayyadurai — Systems Health (2021).
Aiheeseen liittyy
- isolated-system — tämä käsite
- closed-system
- open-system
- boundary
- environment
- entropy
- equilibrium