Ejemplos de sistemas cerrados

Un sistema cerrado es el que intercambia energía con su entorno, en forma de calor o de trabajo, pero no materia: lo que hay dentro se queda dentro. Desde un tarro de conservas al baño María hasta el circuito de un aire acondicionado o el propio planeta Tierra, son muy habituales en casa, en la industria y en la ciencia. Aquí tienes 51 ejemplos reales organizados por ámbitos, explicando qué energía intercambia cada uno.

¿Qué es un sistema cerrado?

En termodinámica, un sistema cerrado (o masa de control) tiene una frontera que no deja pasar materia, pero sí energía. Esa frontera puede ser diatérmica, si permite el paso de calor, o móvil, como el émbolo de un cilindro, si permite realizar trabajo. Su masa es constante, aunque dentro pueda haber cambios de estado o reacciones químicas. Se diferencia del sistema abierto, que también intercambia materia, y del sistema aislado, que no intercambia nada. La comparación completa está en los ejemplos de sistema abierto, cerrado y aislado.

Características

Rasgo	Qué significa
Masa constante	No entra ni sale materia; la cantidad de sustancia no cambia.
Intercambio de calor	Se calienta o se enfría según la temperatura del entorno.
Intercambio de trabajo	Puede comprimirse, expandirse o recibir trabajo eléctrico.
Primer principio	ΔU = Q − W: la variación de energía interna es el calor recibido menos el trabajo realizado.
Cambios internos permitidos	Dentro puede haber fusión, evaporación o reacciones sin que deje de ser cerrado.

Ejemplos de sistemas cerrados

Planetas y ecosistemas sellados

1. La Tierra: recibe energía del Sol y emite calor al espacio; el polvo cósmico que gana y el gas que pierde son ínfimos frente a su masa, por lo que se considera aproximadamente cerrada.
2. Biosfera 2 (Oracle, Arizona): ocho personas vivieron dentro de 1991 a 1993 en un ecosistema diseñado para ser materialmente cerrado, aunque hubo que inyectar oxígeno.
3. BIOS-3 (Krasnoyarsk, Siberia): instalación soviética terminada en 1972 en la que tripulaciones vivieron meses reciclando aire y agua con algas y cultivos.
4. Ecosfera de cristal: esfera sellada con gambas, algas y bacterias, basada en investigaciones de la NASA; solo necesita luz.
5. Jardín en botella de David Latimer: plantado en 1960 y regado por última vez en 1972; sigue vivo reciclando su agua y su aire.
6. Caja de Ward: terrario sellado ideado por Nathaniel Ward hacia 1830, que permitió transportar plantas vivas en largos viajes por mar.

Cocina y hogar

7. Tarro de conservas al baño María: recibe calor del agua hirviendo sin que entre agua en él.
8. Bolsa de cocción al vacío: el alimento se cocina dentro de la bolsa sellada sumergida en agua caliente.
9. Bolsa de agua caliente: cede calor a la cama sin perder agua.
10. Bolsa de frío instantáneo: al romper su cápsula interna, la disolución de nitrato de amonio absorbe calor.
11. Calentador de manos de acetato de sodio: al doblar la placa metálica, la sal cristaliza y desprende calor; se regenera hirviéndolo.
12. Bloque de gel refrigerante: se congela y luego absorbe calor dentro de una nevera.
13. Radiador eléctrico de aceite: el aceite sellado se calienta con una resistencia y cede calor a la habitación.
14. Bote de espray cerrado al sol: su presión sube al calentarse; por eso no debe exponerse al calor.
15. Bombona de butano cerrada: intercambia calor con el ambiente mientras la llave está cerrada.
16. Extintor sin usar: mantiene su carga presurizada sin perder materia.

Objetos inflados y presurizados

17. Neumático inflado al rodar: se calienta por la deformación y su presión aumenta.
18. Balón de fútbol: pierde presión si se deja en la calle en invierno, porque el aire de dentro se enfría.
19. Pelota de tenis en su bote presurizado: el bote se cierra a presión para que la pelota no pierda rebote.
20. Botella de buceo cerrada: su presión sube si se deja al sol.
21. Plástico de burbujas: cada burbuja es un pequeño sistema cerrado de aire.
22. Jeringa tapada con el émbolo: al empujar se comprime el aire, como en la ley de Boyle.

Luz y electricidad

23. Bombilla incandescente: su ampolla sellada contiene gas inerte; recibe electricidad y emite luz y calor.
24. Lámpara halógena: el halógeno devuelve el wolframio evaporado al filamento dentro de la cápsula.
25. Tubo fluorescente: el vapor de mercurio y el gas se excitan sin salir del tubo.
26. Bola de plasma: gases nobles a baja presión dentro de una esfera de vidrio.
27. Lámpara de lava: la cera sube y baja al calentarse y enfriarse dentro del frasco sellado.
28. Radiómetro de Crookes: sus aspas giran con la luz dentro de una ampolla con vacío parcial.
29. Batería de iones de litio de un móvil: intercambia energía eléctrica y calor, pero no materia.

Instrumentos de medida

30. Termómetro de alcohol: el líquido sellado se dilata con el calor.
31. Barómetro aneroide: una cápsula metálica sellada se deforma con la presión exterior.
32. Termómetro de Galileo: ampollas de vidrio que suben o bajan dentro de un tubo cerrado de líquido.
33. Nivel de burbuja: un vial sellado de líquido con una burbuja de aire.
34. Ampolla de un rociador contra incendios: el líquido se dilata con el calor y rompe el vidrio (la ampolla roja, a 68 °C).

Circuitos cerrados de fluido

35. Aire acondicionado o bomba de calor: el refrigerante circula siempre por el mismo circuito, absorbiendo y cediendo calor.
36. Bomba de calor geotérmica de sondas verticales: un fluido recorre tubos enterrados sin contacto con el terreno.
37. Circuito de refrigeración del motor de un coche: el líquido refrigerante recorre el motor y el radiador.
38. Termostato de cera del motor: una cápsula de cera se dilata y abre el paso del refrigerante.
39. Tubo de calor de un portátil: un fluido se evapora junto al procesador y se condensa en el disipador.
40. Cámara de vapor de un móvil: la versión plana del tubo de calor.
41. Refrigeración líquida de un ordenador: el líquido recorre bloque, bomba y radiador.
42. Circuito primario de un reactor de agua a presión: el agua que enfría el núcleo nunca sale del circuito.
43. Colector solar térmico con circuito primario cerrado: un fluido anticongelante transporta el calor al depósito.
44. Suelo radiante: el agua circula por tubos bajo el suelo y vuelve a la caldera.
45. Motor Stirling: patentado por Robert Stirling en 1816, trabaja siempre con el mismo gas encerrado.
46. Bucles de amoníaco de la Estación Espacial Internacional: llevan el calor de los equipos a los radiadores exteriores.

Química, laboratorio y espacio

47. Retorta sellada de Lavoisier (1774): al calcinar estaño en un recipiente cerrado comprobó que la masa total no cambiaba.
48. Tubo de Carius: tubo de vidrio sellado para digerir muestras a alta temperatura.
49. Reactor discontinuo cerrado: se carga, se cierra y la reacción ocurre sin entradas ni salidas de materia.
50. Generador termoeléctrico de radioisótopos de las Voyager: el plutonio-238 sellado produce calor y electricidad desde 1977.
51. Cápsula del tiempo: se sella para que su contenido no cambie, aunque intercambia calor con el terreno.

Tipos de sistemas cerrados

• De paredes rígidas: solo intercambian calor (tarro de conservas, bombilla).
• De paredes móviles: intercambian calor y trabajo de expansión o compresión (jeringa, cilindro con émbolo).
• Con trabajo eléctrico: reciben o entregan energía eléctrica (batería, bola de plasma).
• Cíclicos: el fluido recorre un circuito y vuelve al estado inicial (bomba de calor, motor Stirling).

Ejercicios resueltos

Importancia

El sistema cerrado es el punto de partida para aprender termodinámica: con él se enuncia el primer principio en su forma más sencilla y se estudian los ciclos de los motores y las máquinas frigoríficas. En la técnica, los circuitos cerrados permiten reutilizar indefinidamente un mismo fluido, sin pérdidas ni contaminación, en climatización, electrónica o centrales nucleares. Y los ecosistemas sellados, como Biosfera 2, sirven para estudiar cómo podría mantenerse la vida en bases espaciales, del mismo modo que la Tierra mantiene la suya con la sola energía del Sol.

Preguntas frecuentes

Referencias

• Çengel, Y. A. y Boles, M. A. Termodinámica. McGraw-Hill.
• Atkins, P. y de Paula, J. Química física. Editorial Médica Panamericana.
• Zemansky, M. W. y Dittman, R. H. Calor y termodinámica. McGraw-Hill.

Cómo citar este artículo

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

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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.