SISTEMA TERMODINÁMICO

    Siempre que se utiliza la Termodinámica para estudiar algo –la atmósfera, el motor de un coche, el Mar Mediterráneo, una taza de café– es importante delimitar lo que estudiamos y su relación con todo lo demás. Básicamente, lo que hacemos es dividir conceptualmente el Universo entero en dos partes: lo que estudiamos y el resto. La parte del Universo en la que nos estamos fijando es el sistema, y todo el resto del Universo se denomina entorno (a veces ambiente y otros similares).

Esto puede parecer una obviedad, pero tener claro dónde empieza y termina nuestro objeto de estudio, y cómo puede intercambiar materia y energía con el resto del Universo, es esencial: la Termodinámica estudia los flujos de energía y materia entre el sistema y el entorno, entre partes del sistema, y la conversión de unas formas de energía en otras.

Un gran número de errores al estudiar cualquier sistema físico utilizando la Termodinámica se debe a la confusión acerca de una de estas dos cosas: qué es exactamente lo que estamos estudiando, y cómo puede interaccionar con su entorno.

Aunque se trata de una abstracción y una simplificación, los sistemas termodinámicos suelen clasificarse de acuerdo con estas posibles interacciones con el entorno, que son bastante intuitivas. Vayamos por orden, desde lo más laxo a lo más restrictivo:

Un sistema abierto es el que puede intercambiar materia y energía libremente con el entorno. La definición del sistema, por tanto, no puede basarse en la materia que lo compone, sino en otras propiedades, como el lugar que ocupa. Un ejemplo práctico puede ser el estudio de un lago: recibe agua de los arroyos que llegan a él, el agua puede además evaporarse y salir del lago, caen hojas de los árboles dentro de él, y gana y pierde energía de múltiples maneras, por ejemplo, recibe energía del Sol. Si esperamos el tiempo suficiente, el agua que formaba el lago cuando empezamos a estudiarlo tal vez ni siquiera estará ahí, sino que habrá sido completamente reemplazada por líquido nuevo: lo que define nuestro sistema no era el agua, sino el lugar definido por nosotros y limitado de manera arbitraria.

Los sistemas abiertos son los más difíciles de estudiar con precisión, ya que predecir el comportamiento futuro del sistema requiere saber qué va a pasar con el entorno. Pero, por otro lado, hablando estrictamente, todos los sistemas reales son abiertos. El resto de clasificaciones son, abstracciones.

Cualquier parte del Universo puede intercambiar materia y energía con su entorno.

¿Por qué entonces no dejarlo aquí? Porque los demás tipos de sistemas son muchísimo más fáciles de atacar teóricamente, y en muchas ocasiones suponer que se cumplen las restricciones que los definen es una aproximación muy buena.

Un sistema cerrado no puede intercambiar materia con su entorno, pero sí energía en forma de calor y trabajo –hablaremos de ambos más en detalle en el futuro, pero seguro que entiendes más o menos lo que esto significa–. En este caso sí podemos definir el sistema a partir de la materia que lo compone, como el gas dentro de un globo, por ejemplo. Un sistema cerrado es una buena aproximación de sistemas reales que intercambien materia muy rara o lentamente con su entorno en comparación con el tiempo durante el cual los estudiamos: por ejemplo, una botella cerrada herméticamente.

Ejemplos de sistemas abiertos y cerrados

Distinción entre sistemas: abierto, cerrado y aislado

Finalmente, un sistema aislado es el que no puede intercambiar absolutamente nada con el entorno. Es, en lo que a nosotros respecta, un microuniverso en sí mismo. Una buena aproximación de un sistema de este tipo –hasta donde puede existir– es un termo de calidad excepcional herméticamente cerrado.

En la realidad, claro está, el único sistema aislado de verdad, por definición, es el Universo entero… y, te lo creas o no, es posible aplicar las Leyes de la Termodinámica a todo el Universo, y extraer a partir de ellas conclusiones interesantes.

Una vez definido el sistema que vamos a estudiar, podemos modelarlo a través de una serie de variables, para poder predecir su comportamiento en el futuro. Una vez más, el estudio completo requeriría una cantidad ingente de variables, pero es posible abstraer las cosas hasta cierto punto y ceñirnos a unas cuantas que sean relevantes al tipo de procesos que estudia la Termodinámica, y relativamente fáciles de estudiar: las variables termodinámicas.

 

También, es importante que distingamos entre los conceptos de CALOR y de TEMPERATURA. Para ello, te recomiendo que mirés el siguiente VIDEO (Canal ENCUENTRO)

Cuestionario:

A-     ¿En qué partes se divide un estudio termodinámico?

B-     ¿Qué estudia la termodinámica?

C-     ¿Qué errores suelen suceder en los estudios termodinámicos?

D-     ¿Cuáles son los tipos de sistemas más difíciles de estudiar y por qué?

E-     Efectuar un cuadro de síntesis con los distintos tipos de sistemas.

F-      Enumerar las variables termodinámicas mas importantes, utilizadas en los estudios.

Fuente_ http://eltamiz.com/2010/05/26/termodinamica-i-sistemas-termodinamicos/