Diferencia entre sistema abierto y cerrado

Diferencia principal – sistema abierto vs cerrado

La termodinámica es una rama de la física que explica la transferencia de energía entre los objetos y el entorno. Los términos de la termodinámica también pueden utilizarse para entender el comportamiento químico de las especies químicas. Sistema y entorno son dos términos básicos utilizados en termodinámica. Un sistema es una parte del universo que se estudia y el entorno es el resto del universo que no es ese sistema en particular. El margen del sistema que lo separa del entorno se llama límite. Los sistemas pueden existir de tres maneras: sistemas abiertos, sistemas cerrados y sistemas aislados. La principal diferencia entre un sistema abierto y uno cerrado es que en un sistema abierto la materia puede intercambiarse con el entorno, mientras que en un sistema cerrado la materia no puede intercambiarse con el entorno.

Aspectos clave

1. ¿Qué es un sistema abierto? Qué es un sistema abierto
– Definición, características
2. Qué es un sistema cerrado
– Definición, características
3. Cuál es la diferencia entre sistemas abiertos y cerrados
– Comparación de las diferencias clave

Términos clave: Energía, Sistema de energía cinética, Materia, Energía potencial, Entorno, Termodinámica

Qué es un sistema abierto

Un sistema abierto puede definirse como un sistema que puede intercambiar tanto materia como energía con el entorno. Por ejemplo, la tierra puede ser reconocida como un sistema abierto. En este caso, la tierra es el sistema y el espacio es el entorno. La luz del sol puede llegar a la superficie terrestre y podemos enviar cohetes al espacio. La luz del sol y el cohete pueden explicarse como energía y materia, respectivamente.

El intercambio de materia entre el sistema abierto y el entorno se produce fácilmente. Esto también se puede explicar fácilmente añadiendo o quitando materia. Pero el intercambio de energía es un poco más complicado porque la energía puede ser intercambiada en diferentes formas y pueden ocurrir diferentes conversiones durante este intercambio. La energía se intercambia en forma de calor o de cualquier otra forma.

En términos termodinámicos, el intercambio de energía se caracteriza por la energía potencial, la energía cinética y la energía térmica. La energía potencial es la energía almacenada. La energía cinética es la energía que transporta un objeto mientras se mueve. Sin embargo, la energía de un sistema siempre existe en uno de estos tres estados o en dos estados al mismo tiempo. Por ejemplo, un objeto inmóvil puede intercambiar calor con el entorno. Entonces tiene tanto energía potencial como energía térmica. La energía puede intercambiarse o transferirse como energía potencial o energía cinética. Pero a veces, la energía potencial puede convertirse en energía cinética o puede ocurrir lo contrario. La energía térmica o calor también se intercambia entre los sistemas abiertos y su entorno.

Debido a la capacidad de intercambio de materia entre el sistema abierto y su entorno, la masa interna de un sistema abierto varía con el tiempo. Si se añade materia, la masa aumentará y si se elimina materia, la masa disminuirá.

Qué es un sistema cerrado

Un sistema cerrado es un sistema en el que sólo se puede intercambiar energía pero no materia. La materia no puede intercambiarse en un sistema cerrado porque la materia contiene partículas que no pueden atravesar la frontera del sistema. Sin embargo, la energía atraviesa esta frontera en forma de fotones porque la energía no es una partícula. Por lo tanto, en un sistema cerrado, la masa permanece constante porque la materia no puede quitarse ni añadirse. Pero la energía se puede transferir sobre todo como calor o energía térmica.

Por ejemplo, si se cubre un vaso de agua caliente colocando una tapa en la parte superior del vaso, entonces el vapor no puede escapar del sistema debido a la tapa. Las moléculas de gas del aire tampoco pueden entrar en la taza debido a la tapa. Por lo tanto, no hay intercambio de materia. Pero si tocamos la tapa después de algún tiempo, podemos sentir que está caliente. El vaso también se sentirá caliente; esto indica que la energía está saliendo al exterior como energía térmica. Si este sistema se mantiene a una temperatura normal durante mucho tiempo, se puede observar que la taza, la tapa o el agua ya no están calientes. Esto se debe a que el sistema ha compartido la energía térmica con el entorno hasta que la temperatura del sistema se iguala a la del entorno. A esto se le llama equilibrio.