En mécanique classiquedit

En mécanique classique non relativiste, un système fermé est un système physique qui n’échange aucune matière avec son environnement et n’est soumis à aucune force nette dont la source est externe au système. Un système fermé en mécanique classique serait équivalent à un système isolé en thermodynamique. Les systèmes fermés sont souvent utilisés pour limiter les facteurs qui peuvent affecter les résultats d’un problème ou d’une expérience spécifique.

En thermodynamiquemodifier

Propriétés des systèmes isolés, fermés et ouverts dans l’échange d’énergie et de matière.

En thermodynamique, un système fermé peut échanger de l’énergie (sous forme de chaleur ou de travail) mais pas de matière, avec son surroundings.An un système isolé ne peut pas échanger de chaleur, de travail ou de matière avec l’environnement, tandis qu’un système ouvert peut échanger de l’énergie et de la matière. (Ce schéma de définition des termes n’est pas utilisé uniformément, bien qu’il soit pratique à certaines fins. En particulier, certains auteurs utilisent « système fermé » où « système isolé » est utilisé ici.)

Pour un système simple, avec un seul type de particule (atome ou molécule), un système fermé équivaut à un nombre constant de particules. Cependant, pour les systèmes qui subissent une réaction chimique, il peut y avoir toutes sortes de molécules générées et détruites par le processus de réaction. Dans ce cas, le fait que le système soit fermé s’exprime en indiquant que le nombre total de chaque atome élémentaire est conservé, quel que soit le type de molécule dont il peut faire partie. Mathématiquement:

∑j = 1 m a i j N j = b i {\displaystyle\sum_{j= 1}^{m} a_{ij} N_{j} =b_ {i}}

où N j {\ displaystyle N_{j}}

est le nombre de molécules de type j, a i j {\displaystyle a_ {ij}}

est le nombre d’atomes de l’élément i {\displaystyle i}

dans la molécule j {\displaystyle j}

et b i {\displaystyle b_ {i}}

est la nombre total d’atomes de l’élément i {\displaystyle i}

dans le système, qui reste constant, puisque le système est fermé. Il y aura une telle équation pour chaque élément différent du système.

En thermodynamique, un système fermé est important pour résoudre des problèmes thermodynamiques compliqués. Il permet d’éliminer certains facteurs externes qui pourraient altérer les résultats de l’expérience ou du problème, le simplifiant ainsi. Un système fermé peut également être utilisé dans des situations où l’équilibre thermodynamique est nécessaire pour simplifier la situation.

En physique quantique

Cette équation, appelée équation de Schrödinger, décrit le comportement d’un système quantique isolé ou fermé, c’est-à-dire, par définition, un système qui n’échange pas d’informations (c’est-à-dire d’énergie et/ ou de matière) avec un autre système. Donc, si un système isolé est dans un état pur /ψ(t)∈ H au temps t, où H désigne l’espace de Hilbert du système, l’évolution temporelle de cet état (entre deux mesures consécutives).

i Ψt Ψ(r, t) = H ^ Ψ(r, t) {\displaystyle i\hbar {\frac{\partial}{\partial t}} \Psi\left(\mathbf{r}, t\right) = {\hat{H}} \Psi\left(\mathbf{r}, t\right)\,\!}