Un sistema cerrado en un sistema físico es un sistema en que los materiales contenidos en el sistema no se ven afectados por otros agentes físicos externos.
Los sistemas termodinámicos pueden ser cerrados o abiertos.
En termodinámica, un sistema cerrado puede intercambiar energía (como calor o trabajo) pero no hay intercambio de materia con su entorno.
Por otro lado, un sistema abierto puede intercambiar materia y energía. Por ejemplo, en una central hidroeléctrica se produce un intercambio de de energía y materia.
En ocasiones se confunden los sistemas cerrados con los sistemas aislados. Un sistema aislado no puede intercambiar calor, trabajo o materia con el entorno, mientras que un sistema cerrado sí lo puede hacer.
Un sistema termodinámicamente cerrado se puede imaginar claramente como un recipiente hermético. Es un sistema cuyas paredes son conductoras de calor y puede ser deformable, es decir, puede variar su volumen.
Ejemplos de sistemas cerrados
Para entender mejor el concepto de este tipo de sistemas enumeramos algunos ejemplos:
La Tierra se considera un sistema cerrado. La Tierra es una porción del universo que recibe energía solar, mientras que la masa total se mantiene constante, sin (casi) ningún intercambio desde el espacio.
Una olla a presión que no permite escape de gases experimenta una variación de energía pero no de su masa. Los alimentos que cocinamos reciben energía calorífica pero no varían su masa.
Un motor Stirling intercambia energía con el exterior sin variar su masa. Este tipo de motor recibe energía térmica externa y suministra energía mecánica.
Un sistema solar térmico capta la energía del Sol y poroporciona energía térmica a otro sistema. Sin embargo, la masa total se mantiene constante.
Aplicación de las leyes de la termodinámica en sistemas cerrados
Según la primera ley de la termodinámica para estos sistemas el cambio en la energía interna es igual a la suma del trabajo y el calor añadidos.
Según la segunda ley de la termodinámica, la entropía en el sistema cerrado aumenta con el calor absorbido y el trabajo disipado.
En este tipo de sistemas también se puede aplicar la la conservación de masas de la física clásica en la que la masa se mantiene constante.
En la física relativista, sin embargo, la disminución del contenido de energía del sistema conduce automáticamente a una disminución de la masa del sistema.
