En termodinámica, un sistema aislado es un sistema termodinámico que no intercambia energía ni materia con su entorno (todo lo contrario que un sistema abierto). En otras palabras, es un sistema que está completamente cerrado y no permite ningún tipo de transferencia de calor, trabajo o masa a través de sus límites aunque no esté en equilibrio termodinámico.
Este tipo de sistema es un concepto idealizado y puede ser difícil de encontrar en la práctica. Sin embargo, es útil en la termodinámica porque permite estudiar cómo cambia la energía de un sistema sin tener en cuenta los efectos del entorno.
¿Cuál es la diferencia entre un sistema aislado y un sistema cerrado?
La diferencia entre estos dos tipos de sistemas es que un sistema cerrado permite el intercambio de energía pero no de materia con su entorno, mientras que un sistema aislado no permite ningún tipo de intercambio con el entorno.
¿Para qué sirve un sistema aislado?
Los sistemas aislados son utilizados en termodinámica como herramientas teóricas para estudiar cómo cambia la energía de un sistema sin tener en cuenta los efectos del entorno. Esto es especialmente útil para el estudio de la energía interna de un sistema, ya que permite ignorar las transferencias de calor o trabajo que puedan ocurrir con el entorno.
Los sistemas aislados también son utilizados en la física y la ingeniería para diseñar y evaluar sistemas que deben mantener cierta cantidad de energía en su interior, como puede ser el caso de cámaras de vacío, sistemas criogénicos, reactores nucleares, entre otros.
Además, los sistemas aislados también son útiles para entender el comportamiento de la energía en diferentes procesos naturales, como puede ser la expansión adiabática de un gas, el enfriamiento de un objeto debido a la radiación, entre otros.
Ejemplos de sistemas aislados
Excepto el universo, todos los sistemas aislados son sistemas ideales. Sin embargo, en muchas aplicaciones el intercambio de materia y energía se puede considerar nulo para poder simplificar los cálculos. Algunos ejemplos de sistemas aislados son:
-
Un termo completamente sellado que contiene una bebida caliente. En este caso, el sistema está completamente cerrado y no permite la transferencia de calor o materia con el entorno.
-
El universo es un ejemplo de sistema aislado en el sentido de que no intercambia energía ni materia con nada fuera de él. Este ejemplo es el único que es un sistema aislado real.
-
Un traje de neopreno es un ejemplo de cómo se puede utilizar un aislante térmico para mantener un sistema aislado, en este caso, el cuerpo humano, en una temperatura constante, lo que es útil para la práctica de deportes acuáticos en aguas frías.
-
Un sistema solar aislado es un modelo teórico en el que se considera al sistema solar como un sistema aislado, en el que no hay intercambio de masa o energía con otros sistemas fuera de él. Es decir, se considera que no permite ningún tipo de intercambio (ni materia ni energía) con el resto del universo sin tener en cuenta los efectos de otros cuerpos celestes o fuerzas externas como la influencia gravitatoria de otras estrellas o galaxias.