En thermodynamique, un système isolé est un système thermodynamique qui n’échange ni matière ni énergie avec au milieu extérieur. En d'autres termes, il s'agit d'un système fermé et qui ne permet aucun transfert de chaleur, de travail ou de masse du système à travers ses frontières, même s'il n'est pas en équilibre thermodynamique.
Ce type de système est un concept idéalisé et peut être difficile à trouver dans la pratique. Cependant, il est utile car il permet d'étudier l'évolution de l'énergie d'un système sans tenir compte des effets de l'environnement.
A quoi sert un système isolé ?
Les systèmes isolés sont utilisés en thermodynamique comme outils théoriques pour étudier comment l'énergie d'un système change sans tenir compte des effets de l'environnement. Ceci est particulièrement utile pour l'étude de l'énergie interne d'un système, car cela permet d'ignorer les transferts de chaleur ou de travail qui peuvent se produire avec l'environnement.
Les systèmes isolés sont également utilisés en physique et en ingénierie pour concevoir et évaluer des systèmes qui doivent maintenir une certaine quantité d'énergie à l'intérieur, tels que des chambres à vide, des systèmes cryogéniques, des réacteurs nucléaires, entre autres.
De plus, les systèmes isolés sont également utiles pour comprendre le comportement de l'énergie dans différents processus naturels, tels que l'expansion adiabatique d'un gaz, le refroidissement d'un objet dû au rayonnement, entre autres.
Exemples de systèmes isolés
À l'exception de l'univers, tous les systèmes isolés sont des systèmes idéaux. Cependant, dans de nombreuses applications, l'échange de matière et d'énergie peut être considéré comme nul afin de simplifier les calculs. Voici quelques exemples de systèmes isolés :
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Un bouteille thermos entièrement hermétique contenant une boisson chaude. Dans ce cas, le système est complètement fermé et n’échange de chaleur ou de matière avec le milieu extérieur.
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L'univers est un exemple de système isolé dans le sens où il n'échange pas d'énergie ou de matière avec quoi que ce soit en dehors de lui. Cet exemple est le seul qui soit un véritable système isolé.
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Une combinaison de plongée est un exemple de la façon dont un isolant thermique peut être utilisé pour maintenir un système isolé, dans ce cas le corps humain, à une température constante, ce qui est utile pour les sports nautiques en eau froide.
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Un système solaire isolé est un modèle théorique dans lequel le système solaire est considéré comme un système isolé, dans lequel il n'y a pas d'échange de masse ou d'énergie avec d'autres systèmes en dehors de celui-ci.
