تعريف النظام
يمكن تفسير مفهوم النظام (System) على أنه مجموعة من المدخلات والمكونات التي تتآزر معًا لتحقيق هدف محدد. على سبيل المثال، تتكون أنظمة الحاسوب وأنظمة الطاقة المختلفة من مجموعة من الأجزاء التي تتعاون لتوفير الوظائف المطلوبة.
تتنوع الأنظمة بين أنظمة بسيطة ومعقدة، فتشمل أنظمة بيولوجية مثل القلب، وأنظمة ميكانيكية مثل الترموستات، بالإضافة إلى الأنظمة البشرية والاجتماعية والبيئية. يعتمد النظام العالي الأداء على التواصل المستمر بين أجزائه المختلفة، مما يساهم في تحقيق أهدافه بكفاءة.
وفي مجال الأحياء، يُعرّف النظام بأنه مجموعة من العناصر أو الأنظمة الفرعية التي تتكامل وتعمل معًا لتحقيق غاية محددة، مثل الجهاز الهضمي أو الجهاز العصبي.
مكونات النظام
يتكون النظام بشكل عام من العناصر التالية:
- المدخلات.
- المخرجات.
- العمليات الضرورية التي تمكّن النظام من أداء مهمته.
أنواع النظام
يمكن تصنيف الأنظمة وفقًا لعلم الديناميكا الحرارية إلى الأنواع التالية:
النظام المفتوح
النظام المفتوح (Open System) هو نظام يسمح بتبادل المعلومات والمواد والطاقات مع البيئة المحيطة، مما يؤدي إلى حدوث عمليات تكيّف نتيجة لهذا التبادل. يتميز النظام المفتوح بإمكانية التواصل مع بيئته، مما يسهل نموه وتجديده.
تنص نظرية النظام المفتوح على أن جميع المنظمات تتأثر بشكل كبير بالبيئة المحيطة بها، مما يؤدي إلى تنوع الأنظمة من حيث الشكل والخصائص والنمو. تُعرف الأنظمة المفتوحة أيضًا بأنظمة التحكم في الحجم أو أنظمة التدفق.
أمثلة على النظام المفتوح
من الأمثلة التي تعبر عن مبدأ النظام المفتوح:
- أجسام الكائنات الحية.
- المحركات التوربينية.
- محركات السيارات.
- الماء المغلي في وعاء مفتوح.
- المسطحات المائية.
- الطاقة الشمسية.
- كوكب الأرض.
- البراكين.
- أجهزة التدفئة.
- منفاخ الهواء.
- موقد الحطب.
- طواحين المياه والرياح.
خصائص النظام المفتوح
يتسم النظام المفتوح بعدة خصائص تميزه عن النظام المغلق، تشمل:
- القدرة على نقل واستقبال الطاقة من وإلى البيئة المحيطة.
- حدوث تغييرات في كتلة النظام.
- سهولة تدفق المواد.
النظام المغلق
النظام المغلق (Closed System) هو ذلك النظام الذي لا يمكن لمكوناته الدخول أو الخروج منه. يُعرف أيضًا في العلوم الطبيعية باسم النظام المعزول. على الرغم من وجود أنظمة مغلقة، لا يوجد نظام مغلق تمامًا، حيث يمكن لبعض الطاقات الانتقال عبر الحدود.
مثلاً، حتى الصندوق الخراساني الذي يبلغ سمكه كيلومترات، يمكن أن تنتقل الطاقة الحرارية بين داخله وخارجه. يُستخدم مفهوم النظام المغلق عادةً لوصف درجة انغلاق النظام، وتعرف الأنظمة المغلقة أيضًا بأنظمة كتلة التحكم أو الأنظمة غير المتدفقة.
أمثلة على النظام المغلق
ومن أمثلة النظام المغلق:
- مكيفات الهواء.
- سائل مغلي في قدر مغلق.
- مكبس شعر كهربائي.
- آلات الخياطة.
- الساعات المعلقة وساعات اليد.
- لمبات الإضاءة.
- الخلاطات الكهربائية.
- طنجرة الضغط.
خصائص النظام المغلق
تتضمن الخصائص التي تميز النظام المغلق عن النظام المفتوح ما يلي:
- حظر تدفق المواد من الداخل أو العكس.
- نقل الطاقة واستقبالها بشكل محدود جداً.
- الثبات في خصائص النظام.
- عدم التأثر بالبيئة المحيطة.