Затворен систем

Затворен систем е природен физички систем кој не дозволува пренос на материја во или надвор од системот (иако преносот на енергија е дозволен во контекстите на одредени области, како што се физиката, хемијата, инженерствота и др).
1 Физика
1.1 Класична механика
Во нерелативистичката класична механика, затворен систем е всушност физички систем кој не разменува материја со околината и не е подложен на никаква нето сила која има надворешен извор. Затворен систем во класичната механика е еквивалентен на изолиран систем во термодинамиката . Затворените системи често се користат за ограничување на факторите што можат да влијаат на резултатите од специфичен проблем или експеримент.
1.2 Термодинамика
Во термодинамиката, затворен систем може да разменува енергија (на пример топлина или работа) со околината, но не и материја. Изолиран систем не може да разменува топлина, работа или материја со околината, додека отворен систем може да разменува енергија и материја. Оваа шема на дефинирање на термини не се користи униформно, иако е погодна за некои цели. Некои автори го користат терминот „затворен систем“ каде што овде се користи терминот „изолиран систем“.
При едноставен систем со само еден вид честичка (атом или молекула), затворен систем е всушност константен број на честички. Меѓутоа, при системи кои се во процес на хемиска реакција, може да појават секакви молекули кои се генерираат и уништуваат за време на процесот на реакција. Во овој случај, фактот дека системот е затворен се потенцира со наведување дека вкупниот број на секој елементарен атом е зачуван, без разлика од каков вид молекула може да биде дел. Математички:
:<math>\sum_{j=1}^m a_{ij}N_j=b_i</math>
каде <math>N_j</math> е бројот на молекули од тип ''j'', <math>a_{ij}</math> е бројот на атоми на елементот <math>i</math> во молекула <math>j</math>, додека <math>b_i</math> е вкупниот број на атоми на елементот <math>i</math> во системот, што останува константен, бидејќи системот е затворен. Се јавува една таква равенка за секој различен елемент во системот.
Во термодинамиката, затворениот систем е важен за решавање на сложени термодинамички проблеми. Тој овозможува елиминирање на некои надворешни фактори кои имаат потенцијал да ги променат резултатите од експериментот или проблемот, со што истиот го поедноставуваат. Затворен систем може да се користи и во ситуации каде е потребна термодинамичка рамнотежа за поедноставување на ситуацијата.
1.3 Квантна физика
Долунаведената равенка, наречена Шредингерова равенка, го опишува однесувањето на изолиран или затворен квантен систем, односно, на систем кој не разменува информации (т.е. енергија и/или материја) со некој друг систем. Значи, ако изолиран систем е во некоја чиста состојба |ψ(t) ∈ H во времето t, каде што H го означува Хилбертовиот простор на системот, временската еволуција на оваа состојба (помеѓу две последователни мерења).<math>i\hbar \frac{\partial}{\partial t} \Psi(\mathbf{r}, t) = \hat{H} \Psi(\mathbf{r}, t) </math>
каде што е имагинарната единица, е Планковата константа поделена со , симболот го дава парцијалниот извод по време, е брановата функција на квантниот систем и е операторот на Хамилтон кој ја карактеризира тоталната енергија на која било дадена бранова функција и зазема различни облици во зависност од конкретната ситуација.
2 Хемија
Во хемијата, затворен систем е систем од кој не можат да излезат реактанти ниту производи, туку само топлината може слободно да се разменува (на пр. ладилник со мраз). Затворен систем може да се користи при спроведување на хемиски експерименти каде што температурата не е фактор (т.е. постигнување на термичка рамнотежа).
3 Инженерство
Во инженерски контекст, затворен систем претставува ограничен систем, односно дефиниран, во кој секој влез е познат и секој резултат е познат (или може да биде познат) во одредено време.