Sistemas abiertos, cerrados y aislados

¿Qué puede cruzar la frontera de lo que estás estudiando?

El sistema es la parte de la materia que sufre el cambio físico o químico que estudias. Lo demás es el entorno. Antes de nombrar abierto, cerrado o aislado, marca esa frontera. Si la mueves, cambia la respuesta. ¹

La física universitaria ilustra tres situaciones, y conviene leerlas con los nombres del examen porque el libro junta dos etiquetas en una frase.

Una tetera hirviendo es un sistema abierto. Transfiere calor y materia, el vapor, a su entorno. Abierto, en esa imagen, deja cruzar las dos cosas. ²

Una olla a presión es, en el mismo capítulo, una buena aproximación a un sistema cerrado. Un poco de vapor sale por la válvula para que no explote, pero la idea del modelo es que la materia casi no cruza. En el examen, cerrado significa esto: puede intercambiar energía y no intercambia materia. ²

El caso sin intercambio es otro. Un gas rodeado de paredes que no se mueven y que aíslan del calor queda completamente separado de su ambiente. El libro llama a ese modelo aislado y también cerrado. Para el examen no los juntes. Aislado es el que no deja pasar materia ni energía. La frase del libro que sí describe ese corte es la de las paredes inamovibles y térmicamente aislantes. ²

Ideas clave

• Sistema. La porción que estudias. El entorno es lo que queda afuera. ¹
• Abierto. Como la tetera: salen calor y vapor. Cruzan energía y materia. ²
• Cerrado, en el examen. Puede cruzar energía. No cruza materia. La olla a presión es la aproximación del libro. ²
• Aislado. Ni materia ni calor. El modelo es el gas entre paredes fijas y aislantes. ²

Ejemplos resueltos

Tres recipientes con el mismo café

1. Una taza sin tapa sobre la mesa suelta vapor y se enfría. Cruzan materia y energía. Es abierto. ²
2. El mismo café en un frasco tapado, metido en agua caliente, no deja salir líquido ni vapor. El baño sí le pasa calor. Hay energía y no hay materia cruzando. En el lenguaje del examen es cerrado.
3. Un termo ideal, el que el problema dice que no intercambia calor y está sellado, no deja pasar ni materia ni energía. Es aislado. ²
4. Si el enunciado dice "termo real, se enfría un poco en una hora", ya hay calor cruzando. No lo marques aislado.

La frontera la eliges tú

Hay una reacción en un matraz con un globo en la boca. El globo se infla.

1. Si el sistema es solo el gas de adentro, la materia no sale del matraz. El globo se estira: el gas empuja y hace trabajo. Cruza energía, no materia. Cerrado.
2. Si alguien destapa el matraz y el gas se va al laboratorio, la materia cruzó. Ese sistema, con esa frontera, es abierto. ²
3. El nombre no está en el material. Está en lo que puede cruzar la frontera que marcaste. ¹

Errores comunes

Si llamas aislado a todo lo que tiene tapa, olvidas el calor. Una tapa corta la materia. El aislado también corta la energía.

Si llamas cerrado al gas entre paredes que no dejan pasar calor, estás usando la frase del libro, que ahí dice "aislado y cerrado" para el mismo modelo. En el examen esas dos palabras no son sinónimos. Reserva cerrado para "energía sí, materia no". ²

Si no dices qué es el sistema, cualquier etiqueta es adivinanza. Primero la porción, después la frontera. ¹

Cómo lo pregunta el examen

Relacionan tres definiciones con tres nombres. La columna de definiciones habla de qué se intercambia, no del recipiente. Lee "energía sí, materia no" y márcalo cerrado aunque el dibujo sea un frasco.

Otra forma muestra recipientes y pide el tipo. Vapor que sale es abierto. Tapa y calentamiento desde afuera es cerrado. Sellado y sin calor, en el ideal del enunciado, es aislado.

Si el problema dice "aproximación", acepta el modelo que te piden. La olla del libro ya avisa que un poco de vapor escapa y aun así la usan como cerrada. ²

Resumen

• El sistema es la materia cuyo cambio estás estudiando.
• Abierto: cruzan energía y materia, como la tetera que suelta vapor.
• Cerrado, en el examen: cruza energía y no cruza materia.
• Aislado: no cruza materia ni calor. Paredes fijas y aislantes.
• La tapa sola no aísla. Solo impide que salga la materia.