30 Ejemplos de Sistema Abierto, Cerrado y Aislado

Sistema Abierto, Cerrado y Aislado

Se denomina sistemas, o sistemas termodinámicos más específicamente, a un segmento de la realidad circundante que se extrae de su contexto con fines de estudio, ya sea teórico o experimental.

De esta manera, se puede reducir su funcionamiento complejo a una serie de variables más o menos simples propicias para la descripción de los diversos fenómenos que tienen lugar tanto en el mundo exterior como en el laboratorio.

Obedeciendo al grado de separación que estos sistemas presenten respecto a su entorno, es posible reconocer tres tipos distintos:

  • Sistemas abiertos. Los más predominantes de todos, se caracterizan por intercambiar energía y/o materia con el entorno que los rodea, ya sea tomando de él, expulsando hacia él o las dos cosas.
  • Sistemas cerrados. A diferencia de los anteriores, intercambian energía (calor, trabajo) con el exterior, pero nunca materia (su masa permanece intacta).
  • Sistemas aislados. Se les llama así porque no intercambian ni energía ni materia de ningún tipo con su entorno, se los considera un sistema desconectado de las dinámicas a su alrededor. No existen realmente en el universo los sistemas totalmente aislados, por lo que se consideran casos de abstracción en períodos determinados de tiempo. Se suponen en equilibrio termodinámico.

Ejemplos de sistemas abiertos

Anatomía. Cuerpo Humano.

  1. El cuerpo humano. En tanto está necesitado de materia para descomponer y obtener energía, el cuerpo es un sistema abierto que requiere de disponibilidad de insumos orgánicos. Por otro lado, requiere de expulsar la materia sobrante desechada de vuelta al medio ambiente. De no poder realizar ambas acciones durante un período muy prolongado, el sistema falla y se produce la muerte.
  2. Una olla de agua hirviendo. La energía introducida al sistema por el fuego transforma el agua en gas, que es liberado de vuelta al medio ambiente. Sin esa inyección de calor constante, el agua dejará de hervir; y sin espacio para salir, el vapor (materia) aumentará la presión hasta reventar la olla.
  3. Una hoguera. Para mantener el fuego ardiendo es necesario proveer a la hoguera de material inflamable, ya sea carbón o ramas secas. Sin esa materia que consumir, el fuego se apagará.
  4. Un motor a combustión. Los motores son sistemas complejos que generan movimiento a partir de un suministro constante de combustible: gasolina, gasoil, etc. amén de diversos aceites que reducen la fricción entre sus partes. Sin estos aditivos el motor, simplemente, no anda o andará poco hasta romperse.
  5. Las mayoría de las plantas. Así como el cuerpo humano, las plantas requieren de materia para su subsistencia (en forma de agua y nutrientes) y de energía (solar) para llevar a cabo la fotosíntesis vital.
  6. Una máquina de hacer palomitas de maíz. En este caso se requiere del insumo material de los granos de maíz, que deben añadirse junto con energía eléctrica que se traduce en calor y los hace estallar. El resultado, por demás, vuelve al exterior en forma de palomitas (pochoclo, cotufas, etc.).
  7. Un compostero. El proceso de compost que produce abono para fertilizar sembradíos opera en base a la introducción constante en el compostero de materia orgánica de desecho: cáscaras, restos de comida, etc. Sin ellos, los procesos de degradación de la materia se detendrían y también la producción del abono.
  8. Una trituradora de papel. Este artefacto de oficina opera como un sistema abierto, pues requiere de la introducción de materia (papel) para triturar y de energía (eléctrica) para operar sobre ella. Sin ellos, simplemente, no sirve para nada.
  9. Los saunas. Para producir el vapor contenido en los saunas, se requiere de agua (materia) y energía (fuego) para producir el vapor de agua y permitir que se acumule en el recinto cerrado. Después de un período, el vapor desaparecerá y se necesitará una nueva inyección de insumos al sistema.
  10. Un reactor nuclear. La electricidad generada en el reactor y que es conducida hacia el ambiente, es producto de la fisión del uranio (u otros elementos materiales) en una reacción atómica controlada que permite generar mucha energía calórica aprovechable, pero también muchos desechos tóxicos que deben ir a dar a algún lugar del entorno.

Ver más en: Ejemplos de Sistemas Abiertos

Ejemplos de sistemas cerrados

luz lamparas focos

  1. Los bombillos o focos. No necesitan materia para operar, pero sí energía eléctrica constante: en el momento en que se la corte, cesarán en su emisión de luz, que dicho sea de paso es también una forma de energía transmitida al entorno.
  2. Una botella de agua fría. Al estar cerrada la botella, la transferencia de materia entre el sistema y el entorno es imposible: no puede entrar ni salir líquido. Sin embargo, es posible intercambiar energía: el agua se irá calentando gradualmente hasta perder su frialdad.
  3. Un teléfono celular. Si bien no requiere para su funcionamiento cotidiano que se le introduzca materia (no consume nada), sí precisa de electricidad a diario, pues al agotarse la batería dejará de funcionar. Eso, claro, si tomamos como muestra un período diario en que no haya necesidad de repuestos.
  4. Un termómetro. Ya que está cerrado herméticamente, el contenido de un termómetro no varía jamás, pero sí reacciona de acuerdo a la temperatura que percibe, es decir, es sensible a la entrada de calor (energía).
  5. El sol. A menos que se lo piense en términos de millares de años, al cabo de los cuales habrá consumido todo su material y morirá, el astro rey es un ejemplo de sistema cerrado, que no intercambia materia con su entorno, pero sí expulsa energía (radiación solar, luz solar, calor) a borbotones.
  6. El planeta tierra. De forma similar, la Tierra opera sin intercambios de materia con respecto al vacío que la circunda o a los demás planetas y objetos celestes, pero recibe energía solar constantemente, sin la cual la vida sería un planeta inhabitable.
  7. Un envase con comida caliente. Cerrado de manera hermética, el envase impedirá que la materia en su interior se salga o que entre nada hacia ella, pero incluso así irradiará el calor de la comida hacia afuera, pudiendo quemarnos si fuera el caso.
  8. Una batería. Los químicos en su interior reaccionan y generan energía que es dirigida hacia el exterior y consumida, pero la materia en su interior no sufre variaciones.
  9. Los televisores. Estos artefactos funcionan a partir del consumo de energía eléctrica, para emitir luz de diversos tipos y modulaciones, junto con ondas sonoras, al medio externo. Pero no requieren de inyección de materia, ni la masa en su interior es alterada.
  10. Las ollas de presión. Dado que no permiten el escape de los gases generados en su interior, para que actúen sobre la comida cocinándose, estos recipientes actúan como sistemas cerrados que impiden el escape de la materia, pero no de la energía que escapa como calor, ni de la necesaria para iniciar la cocción, también proveniente del afuera.

Ver más en: Ejemplos de Sistemas Cerrados

Ejemplos de sistemas aislados

caja fuerte - sistema aislado

  1. Una caja fuerte. El contenido en las cajas fuertes está separado por gruesas capas herméticas de metal de su entorno, aislado de la materia y de la energía, al menos en condiciones normales: si la arrojamos a un volcán es seguro que se derrita y se incinere su contenido.
  2. Los trajes de neopreno. Un hombre embutido en estos trajes, usualmente para el buceo o submarinismo, se encuentra protegido durante un período de tiempo del intercambio calórico entre el agua y su cuerpo, amén de impedir que ésta (materia) penetre al interior del mismo.
  3. Los termos. Durante un período puntual de tiempo, los termos logran aislar el calor contenido en su interior y evitar la fuga de energía hacia el medio ambiente, a la par que impidiendo el derramamiento del contenido o la introducción del mismo. No obstante, dado el tiempo suficiente, la inevitable fuga del calor ocurrirá y el contenido volverá a estar frío.
  4. Una cava térmica. Como las empleadas para transportar alimentos, operan en base a la reducción extrema de la entrada de calor, manteniendo su contenido frío durante un período determinado. Una vez superado ese rango de tiempo, el contenido empezará a calentarse.
  5. El iglú de los esquimales. Diseñado para mantener a salvo a sus habitantes de la materia en movimiento (viento, nieve, lluvia) y además del enfriamiento extremo de dichos climas, puede considerarse un sistema aislado… hasta que el habitante tenga que salir.
  6. Una bombona de gas. Contenido a presión en su interior, el gas está aislado de la materia y la energía a su alrededor en condiciones normales; ya que es posible que el calentamiento de la bombona obligue el gas a expandirse y ocurra una tragedia.
  7. El universo. Dado que no sabemos qué hay afuera de él, ni si hay un afuera de él, debemos suponer que el universo es un sistema aislado, en el que no ingresa ni egresa materia o energía, sino que opera de manera independiente de su entorno.
  8. Los alimentos enlatados. En condiciones normales, estos alimentos se encuentran lejos de cualquier intercambio de materia o de energía. Claro que sería posible someter la lata a calentamiento o enfriamiento, e incluso fundirla en temperaturas extremas, pero incluso así durante unos (breves) instantes la comida estará aislada por completo del calor.
  9. Una cámara hiperbárica. Útiles, justamente, para aislar de las condiciones atmosféricas a los buzos con burbujas de nitrógeno en la sangre, no permiten cuando en funcionamiento el intercambio de materia ni de energía, o al menos no en cantidades apreciables y significativas.
  10. La mente humana. Dado que no requiere del intercambio de materia ni de energía, es quizá uno de los ejemplos de sistema aislado más factibles. Esto, claro, sin tomar en cuenta el lado físico de la misma: el cerebro y el cuerpo humanos en absoluto.

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Enciclopedia de Ejemplos (2017). "30 Ejemplos de Sistema Abierto, Cerrado y Aislado". Recuperado de: http://www.ejemplos.co/30-ejemplos-de-sistema-abierto-cerrado-y-aislado/