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Termodinámica.
Transformación de la energía

Sistemas abiertos en termodinámica

Sistemas abiertos en termodinámica

Un sistema abierto es un sistema que interactúa con su entorno. La interacción consiste en el intercambio de energía y materia entre el propio sistema y el exterior.

Muchas veces, en física, un sistema abierto se esfuerza por mantener un estado de equilibrio.

El concepto de sistema abierto se introdujo en el contexto de la termodinámica. Su uso se amplió posteriormente con el desarrollo de la teoría de la información y de la teoría de sistemas informáticos. Hoy en día, el concepto también se aplica en las ciencias naturales y sociales.

En el campo de la termodinámica, un sistema termodinámico abierto no puede existir en un estado de equilibrio termodinámico completo. Esta imposibilidad se debe a que por definición siempre hay un intercambio de energía y materia entre el sistema y los alrededores.

En las ciencias sociales, un sistema abierto es un proceso que intercambia materiales, energía, personas, capital e información con su entorno.

¿Cuál es la diferencia entre los sistemas abiertos, cerrados y aislados?

La diferencia entre los tres sistemas termodinámicos depende de la interacción que tenga la energía y la materia con el medio ambiente:

  • Un sistema abierto puede intercambiar energía y materia con el exterior.

  • Un sistema cerrado no puede intercambiar materia pero sí energía con su entorno.

  • Un sistema aislado no puede intercambiar energía ni materia con el medio ambiente.

 

El único sistema aislado conocido es el universo entero. Sin embargo, para simplificar determinados cálculos, algunos sistemas se tratan como si fueran aislados.

Sistema abierto en las ciencias naturales

El concepto de un sistema abierto permitió interconectar la teoría de los organismos, la termodinámica y la teoría evolutiva. Ahora el concepto tiene aplicaciones en las ciencias naturales y sociales.

La entropía de un sistema abierto puede reducirse a expensas del medio ambiente. Todos o casi todos los sistemas naturales son sistemas abiertos con intercambio de materia y energía con el exterior. 

En las ciencias naturales, un sistema abierto es permeable con sus límites tanto en energía como en masa.

La definición de un sistema abierto supone que hay recursos energéticos que no se pueden agotar, en la práctica, esta energía es suministrada por una fuente en el medio circundante, que puede considerarse infinita.

Ejemplos de sistemas abiertos

  • El planeta Tierra es un sistema abierto porqué intercambia energía (energía solar)  con el exterior. Además, es capaz de intercambiar materia como por ejemplo los asteroides.

  • El cuerpo humano también es un tipo de sistema abierto porqué intercambiamos energía con el medio ambiente (calor corporal) y materia (comida, aire, sudor… etc.).

  • El agua hirviendo en una tetera absorbe energía calorífica del exterior y emite partículas de vapor al exterior.

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Fecha de publicación: 16 de enero de 2020
Última revisión: 31 de julio de 2022