Ejemplos de sistemas aislados

Un sistema aislado es el que no intercambia ni materia ni energía con su entorno: nada entra y nada sale, ni siquiera calor. Es el más difícil de encontrar, porque en la práctica siempre se escapa algo, así que casi todos los ejemplos son aproximaciones que funcionan durante horas o días. Aquí tienes 37 ejemplos reales, desde el universo y los modelos de los libros de física hasta termos, contenedores de vacunas y depósitos criogénicos.

¿Qué es un sistema aislado?

En termodinámica, un sistema aislado está rodeado por una frontera impermeable (no deja pasar materia), rígida (no permite realizar trabajo de expansión) y adiabática (no deja pasar calor). Por eso su energía interna total y su masa son constantes. Es el tercer tipo de sistema, junto al abierto, que intercambia materia y energía, y al cerrado, que solo intercambia energía; puedes verlos lado a lado en los ejemplos de sistema abierto, cerrado y aislado.

En mecánica, la expresión tiene un sentido algo distinto: un sistema aislado es aquel sobre el que no actúan fuerzas externas (o se anulan), de modo que se conserva su cantidad de movimiento. Ambos sentidos aparecen en los ejemplos, separados en grupos.

Características

Rasgo	Consecuencia
No entra ni sale materia	La masa es constante.
No entra ni sale calor ni trabajo	La energía interna total es constante (primer principio).
Evolución espontánea hacia el equilibrio	Si dentro hay zonas a distinta temperatura, se igualan solas.
Entropía que nunca disminuye	Es el enunciado de la segunda ley para sistemas aislados.
Idealización	Ningún objeto real es perfectamente aislante; se usa vacío, superficies reflectantes y materiales de baja conductividad para acercarse.

Ejemplos de sistemas aislados

El universo y los modelos ideales

1. El universo en su conjunto: por definición no tiene entorno con el que intercambiar nada; es el único considerado aislado en sentido estricto.
2. Expansión libre de un gas (experimento de Joule, 1845): un gas pasa a un recipiente vacío dentro de un conjunto aislado, sin calor ni trabajo.
3. Mezcla de dos gases en un recipiente rígido y aislado: el ejemplo clásico de aumento de entropía por mezcla.
4. Un bloque caliente y otro frío en contacto dentro de una caja aislante: intercambian calor entre sí hasta igualar su temperatura, sin perder energía al exterior.
5. Hielo y agua en un recipiente aislado: el problema típico de equilibrio térmico, en el que el agua cede calor al hielo hasta fundirlo total o parcialmente.
6. Combustión en un recipiente rígido y adiabático: base del cálculo de la temperatura de llama adiabática a volumen constante.
7. Pila, resistencia y agua dentro de una caja aislante: la energía química de la pila acaba como calor del agua, pero el conjunto no intercambia nada con el exterior.
8. La caja del demonio de Maxwell (1867): el experimento mental de James Clerk Maxwell sobre un gas aislado y la segunda ley.

Recipientes de uso cotidiano (aproximaciones)

9. Termo de café o té: doble pared de vidrio o acero con vacío intermedio; la marca Thermos se fundó en Berlín en 1904.
10. Termo para mate: mantiene el agua a unos 70-80 °C durante horas.
11. Botella térmica de acero de doble pared: conserva el agua fría o caliente gracias al vacío entre paredes.
12. Taza térmica de viaje con la tapa cerrada: una aproximación más pobre, porque la tapa no es totalmente estanca.
13. Cubitera isotérmica de doble pared tapada: retrasa la fusión del hielo durante una comida.
14. Bolsa isotérmica de la compra: aislamiento modesto, útil solo durante el trayecto a casa.
15. Mochila isotérmica de reparto de comida: mantiene la temperatura durante el tiempo de entrega.

Laboratorio

16. Vaso Dewar: recipiente de doble pared con vacío y superficies plateadas, inventado por James Dewar en 1892.
17. Dewar de nitrógeno líquido: conserva el nitrógeno a −196 °C; la evaporación es lenta, aunque debe tener salida para el gas.
18. Dewar de transporte de helio líquido: mantiene el helio a unos −269 °C con varias capas de aislamiento al vacío.
19. Calorímetro adiabático: su camisa se mantiene a la misma temperatura que la muestra para que no haya flujo de calor.
20. Calorímetro de velocidad acelerada (ARC): se usa en seguridad industrial para estudiar reacciones descontroladas en condiciones casi adiabáticas.

Cadena de frío y medicina (aproximaciones)

21. Contenedor de vacunas con placas eutécticas: mantiene entre 2 y 8 °C sin conexión eléctrica.
22. Caja de transporte de órganos para trasplante: conserva el órgano frío durante el traslado.
23. Nevera de transporte de sangre y hemoderivados: limita los cambios de temperatura entre el banco de sangre y el hospital.
24. Tanque de nitrógeno seco («dry shipper»): transporta embriones y semen a temperatura criogénica con el nitrógeno absorbido en un material poroso.
25. Contenedor de hielo seco para muestras biológicas: mantiene unos −78 °C durante el envío.

Energía e industria (aproximaciones)

26. Tanque de sales fundidas de una central termosolar, de noche y sin descargar: como en Gemasolar (Fuentes de Andalucía, Sevilla), que almacena calor para unas 15 horas.
27. Tanque de gas natural licuado (GNL): mantiene el gas a unos −162 °C; la pequeña parte que se evapora se recupera.
28. Depósito criogénico de oxígeno líquido de un hospital: doble pared con vacío y aislamiento multicapa.

En mecánica: sistemas sin fuerzas externas netas

29. Dos bolas de billar en el instante del choque: la cantidad de movimiento total se conserva.
30. Dos patinadores que se empujan sobre el hielo: salen en sentidos opuestos con cantidades de movimiento iguales y contrarias.
31. Carritos en un carril de aire: el colchón de aire elimina casi todo el rozamiento.
32. Astronauta que lanza una herramienta en el espacio: retrocede en sentido contrario.
33. Fusil y bala en el instante del disparo: el retroceso del arma compensa el impulso de la bala.
34. Proyectil que estalla en el aire, en el instante de la explosión: los fragmentos conservan la cantidad de movimiento inicial.
35. Núcleo atómico que emite una partícula alfa: el núcleo resultante retrocede.
36. Muelle comprimido que lanza un bloque sobre una superficie sin rozamiento: la energía mecánica total se conserva.
37. Globo y paño de lana que se frotan: la carga eléctrica total del conjunto se mantiene en cero; solo pasa de un objeto al otro.

Otros recipientes aislantes de uso diario, como la jarra térmica de una cafetería, la fiambrera térmica o el termo portabiberones, aparecen en la tabla del artículo comparativo.

Cómo se consigue aislar un sistema

• Vacío entre paredes: elimina la conducción y la convección (termos, dewars).
• Superficies reflectantes: reducen la radiación térmica (paredes plateadas, mantas multicapa).
• Materiales de baja conductividad: poliestireno expandido, poliuretano, corcho, lana de roca.
• Cierre hermético: impide la salida de vapor, que se llevaría materia y energía.
• Control activo: en los calorímetros adiabáticos, una camisa que sigue la temperatura de la muestra.

Ejercicios resueltos

Importancia

El sistema aislado es la herramienta teórica con la que se formulan los grandes principios de conservación: en él la energía, la masa, la carga y la cantidad de movimiento se mantienen constantes. También es el marco de la segunda ley, que afirma que su entropía nunca disminuye y explica la dirección de los procesos naturales. En la práctica, aproximarse a él permite medir calores de reacción, conservar vacunas y órganos o almacenar energía solar para la noche.

Preguntas frecuentes

Referencias

• Çengel, Y. A. y Boles, M. A. Termodinámica. McGraw-Hill.
• Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
• Zemansky, M. W. y Dittman, R. H. Calor y termodinámica. McGraw-Hill.

Cómo citar este artículo

Equipo de Conceptualia. (2026). «Ejemplos de sistemas aislados». Conceptualia. https://conceptualia.es/ejemplos/ejemplos-de-sistemas-aislados/

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Sobre el autor

Conceptualia — El equipo editorial de Conceptualia redacta y revisa cada concepto para que sea claro, riguroso y útil, con ejemplos y ejercicios cuando ayudan a entenderlo.