Sistemas termodinámicos

Clasificación de sistemas abiertos, cerrados y aislados, fronteras y estados termodinámicos.

Idea general del tema

Antes de aplicar cualquier ley termodinámica hay que decidir qué frontera define el sistema y qué puede o no cruzarla. Este tema clasifica los sistemas según intercambien materia, energía, ambas o ninguna con su entorno.

Qué vas a comprender de verdad

• Por qué un sistema abierto intercambia materia y energía, y en qué problemas es obligatorio usarlo.
• Por qué un sistema cerrado solo intercambia energía, nunca materia, aunque su volumen pueda variar.
• Por qué un sistema aislado no intercambia nada con el entorno y es la idealización usada para enunciar leyes de conservación.
• Cómo la elección de frontera cambia por completo qué términos aparecen en el balance de energía.

Ruta didáctica recomendada

1. Sistema abierto: frontera permeable a materia y energía.
2. Sistema cerrado: frontera permeable solo a energía.
3. Sistema aislado: frontera impermeable a todo intercambio.

Criterio físico que debes adquirir

Antes de escribir cualquier balance, dibuja la frontera del sistema explícitamente y decide qué cruza y qué no. Un error de clasificación del sistema invalida todo el planteamiento posterior, aunque el álgebra sea correcta.

Conexión con problemas reales

Turbinas y compresores se modelan como sistemas abiertos; un gas en un cilindro cerrado con pistón, como sistema cerrado; el universo termodinámico completo, como aproximación de sistema aislado para aplicar la segunda ley.

Objetivo final del tema

Identificar sin ambigüedad qué tipo de sistema describe cada situación real y elegir en consecuencia qué balance de materia y energía es aplicable.