Definición de sistema cerrado (y aislado)
Un sistema cerrado o aislado es un tipo de sistema que, por sus características, no intercambia ningún tipo de información, energía o materia con su ambiente o entorno. De todas maneras, según algunas bibliografía, hay distinciones entre lo que es un sistema cerrado de un sistema aislado que se explicará más adelante.
Los sistemas, según realicen intercambio o no con su entorno, pueden clasificarse en: abiertos o cerrados. Y, como se dijo, algunas bibliografías incluyen los aislados (completamente cerrados).
En la práctica no existe un sistema completamente abierto o completamente cerrado (aislado); hay diferentes grados de apertura de un sistema.
Probablemente el único caso de sistema completamente cerrado (o sistema aislado) sea el propio Universo, al menos hasta donde la teoría física actual reconoce.
De todas maneras, con fines de estudio, muchos sistemas que no son completamente cerrados pueden estudiarse como tales con un grado de aproximación muy bueno o casi perfecto. En estos casos el sistema cerrado se considera como tal sólo cuando no intercambian materia con su ambiente, pero se acepta que intercambien energía.
Existen sistemas que preferentemente son más cerrados, como por ejemplo un termo que mantiene agua caliente, mientras más aislado del medioambiente más tiempo conservará la energía calórica en su interior. Indefectiblemente con el tiempo el agua en su interior tomará la temperatura del ambiente porque el sistema no es perfectamente cerrado (no es sistema aislado).
Una propiedad importante de los sistemas cerrados es que las ecuaciones de evolución temporal, llamadas ecuaciones del movimiento de dicho sistema, dependen exclusivamente de variables y factores contenidos en este. En otras palabras, las variables de su ambiente no alteran en absoluto el sistema cerrado.
Sistema aislado vs sistema cerrado
En la ciencia Física, un sistema aislado es cualquiera de los siguientes:
- Un sistema físico tan alejado de otros sistemas que no interactúa con ellos.
- Un sistema termodinámico cerrado por paredes rígidas e inmóviles a través de las cuales no pueden pasar ni la masa ni la energía.
Aunque está sujeto internamente a su propia gravedad, se suele considerar que un sistema aislado está fuera del alcance de las fuerzas gravitatorias externas y de otras fuerzas de largo alcance.
Esto puede contrastarse con lo que (en la terminología más común utilizada en termodinámica) se llama un sistema cerrado, encerrado por paredes selectivas a través de las cuales la energía puede pasar como calor o como trabajo, pero no como masa de sustancia; y con un sistema abierto, en el que tanto la masa como la energía pueden entrar o salir, aunque puede tener paredes impermeables en partes de sus límites.
Sistemas cerrados en distintas disciplinas
Un sistema cerrado es un sistema físico que no permite ciertos tipos de transferencias (como la transferencia de masa y de energía) dentro o fuera del sistema. Especificar qué tipos de transferencias se excluyen varía en los sistemas cerrados de física, química o ingeniería.
Sistemas cerrados en la mecánica clásica
En la mecánica clásica no relativista, un sistema cerrado es un sistema físico que no intercambia materia con su entorno, y no está sujeto a ninguna fuerza neta cuya fuente es externa al sistema. Un sistema cerrado en la mecánica clásica sería considerado un sistema aislado en termodinámica. Los sistemas cerrados se utilizan a menudo para limitar los factores que pueden afectar los resultados de un problema o experimento específico.
Sistemas cerrados en termodinámica
- Sistema cerrado versus sistema aislado: En termodinámica, un sistema cerrado puede intercambiar energía (como calor o trabajo) pero no materia, con su entorno. Un sistema aislado no puede intercambiar calor, trabajo o materia con el entorno, mientras que un sistema abierto puede intercambiar energía y materia. (Este esquema de definición de términos no es aceptado de forma general en todas las bibliografías).
Sistemas cerrados en química
En química, un sistema cerrado es aquel por el que no pueden escapar reactivos o productos, sólo se puede intercambiar calor libremente (por ejemplo, un refrigerador de hielo). Se puede utilizar un sistema cerrado cuando se realizan experimentos químicos en los que la temperatura no es un factor (es decir, cuando se alcanza el equilibrio térmico).
Sistemas cerrados en ingeniería
En un contexto de ingeniería, un sistema cerrado es un sistema limitado, es decir, definido, en el que cada entrada es conocida y cada resultado es conocido (o puede ser conocido) dentro de un tiempo específico.
En ciencias de la computación, se utilizan sistemas cerrados para referirse a programas o algoritmos que no dependen de entradas externas y que generan resultados predecibles y consistentes.
En resumen, el concepto de sistema cerrado se aplica en diversas disciplinas y contextos para describir sistemas que no intercambian materia con su entorno y que, en algunos casos, también limitan el intercambio de energía.
Resumen: sistema cerrado
Un sistema cerrado o aislado no intercambia información, energía o materia con su entorno. Un sistema aislado no interactúa con otros sistemas y un sistema cerrado puede intercambiar energía pero no materia. Un sistema abierto permite el intercambio de energía y materia con su entorno.
¿Cuál es la diferencia entre un sistema cerrado y un sistema aislado?
La principal diferencia radica en que un sistema cerrado puede intercambiar energía con su entorno, pero no intercambia materia, mientras que un sistema aislado no intercambia ni energía ni materia con su entorno.
¿Existen ejemplos de sistemas cerrados en la vida real?
Sí, existen varios ejemplos de sistemas cerrados en la vida real. Un buen ejemplo es un termo hermético, donde el líquido contenido en su interior mantiene su temperatura sin intercambiar calor con el ambiente externo.
¿Qué implicaciones tiene un sistema cerrado desde el punto de vista termodinámico?
En un sistema cerrado, la cantidad total de energía se mantiene constante, pero puede transformarse de una forma a otra. Esto implica que no se puede añadir ni extraer energía del sistema a través del intercambio con el entorno.
¿Cómo se puede distinguir un sistema cerrado de un sistema abierto?
La diferencia se encuentra en la capacidad de intercambio de energía o materia con el entorno. Un sistema cerrado no intercambia materia con el exterior, mientras que un sistema abierto puede intercambiar tanto energía como materia.
¿Cuáles son las ventajas de utilizar sistemas cerrados en ciertos procesos?
Al evitar el intercambio de materia, los sistemas cerrados permiten un mayor control y estabilidad de las condiciones internas. Esto puede ser beneficioso en procesos que requieren precisión y control, como en la industria química o la investigación científica.
Terminología relacionada
• Sistema
• Sistema abierto
• Límite de un sistema
Autor: Leandro Alegsa
Actualizado: 31-07-2023
¿Cómo citar este artículo?
Alegsa, Leandro. (2023). Definición de sistema cerrado. Recuperado de https://www.alegsa.com.ar/Dic/sistema_cerrado.php
