Diferencia entre sistema abierto, cerrado y aislado
Un sistema abierto intercambia materia y energía, uno cerrado solo energía y uno aislado ninguna de las dos.
En termodinámica, un sistema es la parte del universo que se estudia, separada de su entorno por una frontera real o imaginaria. Según lo que pueda atravesar esa frontera, un sistema es abierto (intercambia materia y energía), cerrado (intercambia energía pero no materia) o aislado (no intercambia ni materia ni energía). Esta clasificación es fundamental en física, química, biología e ingeniería.
¿Qué es un sistema termodinámico?
Un sistema termodinámico es una porción del universo, delimitada de forma real o imaginaria, que se elige para analizar sus propiedades y los cambios que experimenta. Todo lo que queda fuera es el entorno (o alrededores), y la superficie que los separa es la frontera o pared. La clasificación depende de si la frontera permite o no el paso de materia y de energía (en forma de calor o de trabajo).
Sistema abierto
Es el que intercambia materia y energía con su entorno. La masa puede entrar y salir, y la energía también.
- Una olla con agua hirviendo sin tapa: sale vapor (materia) y calor (energía).
- Un ser vivo: toma alimentos, oxígeno y energía, y expulsa residuos y calor.
- Un motor de combustión, que toma aire y combustible y expulsa gases.
- Un río o una ciudad.
Sistema cerrado
Es el que intercambia energía con el entorno, pero no materia. La cantidad de masa permanece constante.
- Una olla a presión cerrada herméticamente sobre el fuego: recibe calor, pero el vapor no escapa.
- Una botella de agua cerrada al sol, que se calienta sin perder contenido.
- Un frigorífico (considerando su circuito de refrigerante), que intercambia calor sin que el fluido salga.
- La Tierra, de manera aproximada: intercambia mucha energía con el Sol y el espacio, pero muy poca materia.
Sistema aislado
Es el que no intercambia ni materia ni energía con el entorno. Es una idealización, porque en la práctica no existe un aislamiento perfecto.
- Un termo muy bien construido, como aproximación, durante un tiempo limitado.
- Un calorímetro ideal, usado en los experimentos de laboratorio.
- El universo en su conjunto, si se considera que no hay nada fuera de él.
Tabla comparativa
| Tipo de sistema | Intercambia materia | Intercambia energía | Ejemplo |
|---|---|---|---|
| Abierto | Sí | Sí | Olla destapada, ser vivo |
| Cerrado | No | Sí | Botella cerrada, olla a presión |
| Aislado | No | No | Termo ideal, universo |
Importancia en las leyes de la termodinámica
- Primera ley: en un sistema aislado, la energía total se conserva. En un sistema cerrado, la variación de energía interna es igual al calor que recibe menos el trabajo que realiza.
- Segunda ley: en un sistema aislado, la entropía (el desorden) nunca disminuye; tiende a aumentar o a mantenerse en procesos ideales reversibles.
- Sistemas abiertos y vida: los seres vivos mantienen un orden interno elevado gracias a que son sistemas abiertos que intercambian energía y materia con el entorno, y aumentan la entropía de su alrededor.
Puedes ampliar estos principios en el artículo sobre la termodinámica y en el dedicado a la entropía.
Cómo identificar el tipo de sistema
- Define con claridad el sistema y su frontera.
- Pregúntate si la materia puede cruzar esa frontera. Si puede, es abierto.
- Si no cruza materia, pregúntate si hay intercambio de calor o trabajo. Si lo hay, es cerrado.
- Si no hay intercambio de materia ni de energía, es aislado.
Hay que tener en cuenta que el tipo de sistema depende de cómo se defina. Una misma olla puede ser un sistema abierto si está destapada o cerrado si se tapa.
Conceptos relacionados: energía, primera ley de la termodinámica.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre sistema abierto, cerrado y aislado?
El abierto intercambia materia y energía con el entorno, el cerrado solo intercambia energía y el aislado no intercambia ni materia ni energía.
¿Un ser humano es un sistema abierto o cerrado?
Es un sistema abierto: ingiere alimentos y agua, respira, elimina residuos y libera calor al entorno.
¿Existe un sistema totalmente aislado?
En la práctica no, porque siempre hay algún intercambio. Es un modelo ideal; el universo es el único ejemplo habitualmente citado de sistema aislado.
¿La Tierra es un sistema abierto o cerrado?
Se considera aproximadamente cerrado, porque intercambia mucha energía con el espacio (luz del Sol y radiación emitida), pero la entrada y salida de materia es muy pequeña.
¿Qué es la frontera de un sistema?
Es la superficie, real o imaginaria, que separa al sistema de su entorno y que determina qué puede intercambiar con él.
Referencias
- Çengel, Y. A. y Boles, M. A. Termodinámica.
- Atkins, P. y de Paula, J. Química física.
- Callen, H. B. Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Diferencia entre sistema abierto, cerrado y aislado». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/diferencia-entre-sistema-abierto-cerrado-y-aislado/
