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. Sin embargo, según distintas bibliografías, existen diferencias conceptuales entre un sistema cerrado y un sistema aislado, que se detallan más adelante.
Los sistemas pueden clasificarse según el grado de intercambio con su entorno en: abiertos, cerrados y, en algunos casos, aislados (completamente cerrados).
En la práctica, no existen sistemas completamente abiertos ni completamente cerrados (aislados); todos presentan distintos grados de intercambio con el entorno. Por ejemplo, un termo que contiene agua caliente es un sistema que tiende a estar cerrado, ya que minimiza el intercambio de energía y materia con el exterior, aunque nunca es perfecto: con el tiempo, el calor se pierde y el agua alcanza la temperatura ambiente.
El único ejemplo teórico de sistema completamente aislado sería el propio Universo, ya que, según la física actual, no existe nada fuera de él con lo que pueda intercambiar materia o energía.
Para fines de estudio, muchos sistemas pueden ser aproximados como cerrados si el intercambio de materia es despreciable, aunque puedan intercambiar energía. Por ejemplo, una olla a presión es tratada como un sistema cerrado en muchos experimentos químicos, ya que no permite el intercambio de materia, pero sí de energía en forma de calor.
Una característica importante de los sistemas cerrados es que sus ecuaciones de evolución temporal (ecuaciones del movimiento) dependen exclusivamente de variables internas al sistema, sin influencia directa de variables externas.
Sistema aislado vs sistema cerrado
En física, un sistema aislado es aquel que no interactúa de ninguna manera con otros sistemas. Más específicamente, en termodinámica, un sistema aislado está rodeado por paredes que no permiten el paso ni de energía ni de materia, es decir, no puede intercambiar calor, trabajo ni masa con su entorno.
Un sistema cerrado, en cambio, puede intercambiar energía (como calor o trabajo) pero no materia con su entorno. Por ejemplo, una botella sellada que puede calentarse o enfriarse, pero cuyo contenido no puede salir ni entrar.
En contraste, un sistema abierto permite el intercambio tanto de materia como de energía con su entorno, como una olla destapada en ebullición.
Sistemas cerrados en distintas disciplinas
- Mecánica clásica: Un sistema cerrado es aquel que no intercambia materia con su entorno y no está sujeto a fuerzas externas netas. En muchos casos, este concepto es equivalente al de sistema aislado en termodinámica.
- Termodinámica:
- Sistema cerrado: Puede intercambiar energía, pero no materia, con el entorno.
- Sistema aislado: No puede intercambiar ni energía ni materia.
- Sistema abierto: Puede intercambiar tanto energía como materia.
Ejemplo: Un recipiente hermético que puede calentarse o enfriarse, pero no puede abrirse. - Química: Un sistema cerrado en química es aquel donde los reactivos y productos no pueden escapar, aunque sí puede haber intercambio de energía (calor). Por ejemplo, una reacción química en un recipiente sellado.
- Ingeniería: Un sistema cerrado es aquel donde todas las entradas y salidas están definidas y controladas, permitiendo conocer los resultados en un tiempo determinado. Esto es útil para diseñar procesos industriales controlados.
- Computación: Un sistema cerrado puede referirse a programas o algoritmos que no dependen de entradas externas, generando resultados predecibles y consistentes.
En resumen, el concepto de sistema cerrado es utilizado en diversas disciplinas para describir sistemas que no intercambian materia con su entorno y, en algunos casos, también energía.
Resumen: sistema cerrado
Un sistema cerrado no intercambia información ni materia con su entorno, aunque puede intercambiar energía. Un sistema aislado no intercambia ni energía ni materia, mientras que un sistema abierto intercambia ambos tipos.
¿Cuál es la diferencia entre un sistema cerrado y un sistema aislado?
La principal diferencia es que un sistema cerrado puede intercambiar energía con el entorno, pero no materia, mientras que un sistema aislado no intercambia ni energía ni materia.
¿Existen ejemplos de sistemas cerrados en la vida real?
Sí, ejemplos comunes incluyen un termo hermético o una botella sellada. En ambos casos, la materia no puede entrar ni salir, aunque puede haber intercambio de energía en forma de calor.
¿Qué implicaciones tiene un sistema cerrado desde el punto de vista termodinámico?
En un sistema cerrado, la cantidad total de materia permanece constante, pero la energía puede transformarse y transferirse en forma de calor o trabajo. Esto permite el estudio de procesos energéticos manteniendo la composición constante.
¿Cómo se puede distinguir un sistema cerrado de un sistema abierto?
Un sistema cerrado no intercambia materia con el entorno, mientras que un sistema abierto sí. Ambos pueden intercambiar energía, pero solo el abierto intercambia materia.
¿Cuáles son las ventajas de utilizar sistemas cerrados en ciertos procesos?
- Ventajas: Permiten un mayor control de las condiciones internas, reducen la contaminación y la pérdida de materiales, y facilitan la repetibilidad de experimentos o procesos industriales.
- Desventajas: Pueden acumular energía o sustancias peligrosas si no se gestionan correctamente y suelen requerir dispositivos especiales para el control de energía.
Terminología relacionada
• Sistema
• Sistema abierto
• Límite de un sistema
Autor: Leandro Alegsa
Actualizado: 14-07-2025
¿Cómo citar este artículo?
Alegsa, Leandro. (2025). Definición de sistema cerrado. Recuperado de https://www.alegsa.com.ar/Dic/sistema_cerrado.php
