Sistemas abiertos, cerrados y aislados en termodinámica y propiedades intensivas y extensivas

Resumen

El texto explica la clasificación de los sistemas termodinámicos según su intercambio de masa y energía con el entorno: abiertos, cerrados y aislados. También define el volumen de control y distingue entre propiedades intensivas y extensivas, con ejemplos cotidianos como un coche, un reloj de cuerda o un termo.

Puntos clave

Un sistema es un conjunto de materia delimitado por paredes reales o imaginarias impuestas por el observador.
Sistema abierto: intercambia masa y energía con los alrededores (ejemplo: un coche).
Sistema cerrado: intercambia solo energía, no materia (ejemplo: un reloj de cuerda).
Sistema aislado: no intercambia ni masa ni energía; en la naturaleza es una aproximación (ejemplo: un termo).
Un volumen de control es un espacio arbitrario delimitado por una superficie de control.
Las propiedades intensivas no dependen de la cantidad de sustancia; las extensivas sí son proporcionales al tamaño del sistema.

Ponte a prueba

Tipos de Sistemas en Termodinámica

Un sistema se puede definir como un conjunto de materia delimitado por paredes, reales o imaginarias, impuestas por el observador. La clasificación de los sistemas depende de su interacción con el entorno:

Sistema abierto: Existe un intercambio de masa y energía con los alrededores. Un ejemplo es un coche, al que se le echa combustible y desprende gases y calor.
Sistema cerrado: No hay intercambio de masa con el medio circundante, solo puede haber intercambio de energía. Un reloj de cuerda es un ejemplo, ya que no se introduce ni se saca materia de él, solo necesita un aporte de energía para medir el tiempo.
Sistema aislado: No existe intercambio ni de masa ni de energía con los alrededores. Encontrar un sistema estrictamente aislado en la naturaleza es, por lo que sabemos, imposible, pero se pueden hacer aproximaciones. Un termo lleno de comida caliente es una aproximación, ya que el envase no permite el intercambio de materia e intenta impedir que la energía (calor) salga de él. El universo se considera un sistema aislado, ya que su variación de energía es cero.

Volumen de Control

Un volumen de control es un espacio arbitrario que se establece para su estudio. Está formado por el espacio delimitado por una superficie de control (SC) cerrada, real o virtual, donde una de sus características, en general, será la permanencia de la forma y el tamaño del volumen así delimitado.

Propiedades Intensivas y Extensivas en Física y Química

En física y química, las propiedades intensivas o intrínsecas son aquellas que no dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño de un cuerpo. El valor permanece inalterable al subdividir el sistema inicial en varios subsistemas, por lo que no son propiedades aditivas.

Por el contrario, las propiedades extensivas o extrínsecas son aquellas que sí dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño de un cuerpo. Son magnitudes cuyo valor es proporcional al tamaño del sistema que describe. Estas magnitudes pueden expresarse como la suma de las magnitudes de un conjunto de subsistemas que formen el sistema.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre un sistema abierto y uno cerrado?

Un sistema abierto intercambia tanto masa como energía con el entorno, mientras que un sistema cerrado solo intercambia energía. Por ejemplo, un coche es abierto porque recibe combustible y expulsa gases, y un reloj de cuerda es cerrado.

¿Existe realmente un sistema aislado?

Según el texto, encontrar un sistema estrictamente aislado en la naturaleza es imposible, aunque pueden hacerse aproximaciones como un termo lleno de comida caliente. El universo se considera un sistema aislado porque su variación de energía es cero.

¿Qué son las propiedades extensivas?

Son propiedades que dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño del cuerpo. Su valor es proporcional al tamaño del sistema y pueden expresarse como la suma de las magnitudes de sus subsistemas.