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 los alrededores. Los términos en termodinámica también pueden usarse para comprender 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 está estudiando y que rodea es el resto del universo que no sea ese sistema en particular. El margen del sistema que lo separa del entorno se llama límite. Los sistemas pueden existir de tres maneras como sistemas abiertos, sistemas cerrados y sistemas aislados. La principal diferencia entre sistema abierto y cerrado es que En un sistema abierto, la materia se puede intercambiar con el entorno. mientras, en un sistema cerrado, la materia no puede ser intercambiada con el entorno.

Áreas clave cubiertas

1. 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 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 materia y 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 solar puede alcanzar la superficie de la tierra y podemos enviar cohetes al espacio. La luz solar 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 puede explicarse fácilmente agregando materia o eliminando materia. Pero el intercambio de energía es un poco más complicado porque la energía se puede intercambiar de diferentes formas y se pueden producir diferentes conversiones durante este intercambio. La energía se intercambia como calor o 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 estacionario puede intercambiar calor con el entorno. Entonces tiene tanto energía potencial como energía térmica. La energía se puede intercambiar o transferir como energía potencial o energía cinética. Pero a veces, la energía potencial se puede convertir en energía cinética o puede ocurrir lo contrario. La energía térmica o calor también se intercambia entre sistemas abiertos y sus alrededores..

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

Figura 1: Dado que la taza no está cubierta, tanto la energía como la materia pueden intercambiarse con el entorno. Por lo tanto, este es un sistema abierto..

Qué es un sistema cerrado

Un sistema cerrado es un sistema en el que solo se puede intercambiar energía, pero no importa. La materia no puede intercambiarse en un sistema cerrado porque la materia contiene partículas que no pueden cruzar el límite del sistema. Pero la energía pasa a través de este límite como fotones porque la energía no es particulada. Por lo tanto, en un sistema cerrado, la masa permanece constante porque la materia no se puede eliminar o agregar. Pero la energía puede ser transferida principalmente como calor o energía térmica..

Por ejemplo, si se cubre una taza de agua caliente colocando una tapa en la parte superior de la taza, el vapor no puede escapar del sistema debido a la tapa. Las moléculas de gas en el aire tampoco pueden entrar en la copa debido a la tapa. Entonces, no hay intercambio de materia. Pero si tocamos la tapa después de algún tiempo, podemos sentir que está caliente. La copa 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 es igual a la temperatura del entorno. Esto se llama un equilibrio.

Figura 2: la olla cubierta es un ejemplo de un sistema cerrado ya que no puede intercambiar materia con el entorno debido a la tapa.

Diferencia entre sistemas abiertos y cerrados

Definición

Sistema abierto: Un sistema abierto es un sistema termodinámico donde la energía y la materia se pueden intercambiar con su entorno..

Sistema cerrado: Un sistema cerrado es un sistema termodinámico donde la energía se puede intercambiar con su entorno pero no importa.

Intercambio de Materia

Sistema abierto: Los sistemas abiertos pueden intercambiar materia con el entorno..

Sistema cerrado: Los sistemas cerrados no pueden intercambiar materia con el entorno..

Masa interna

Sistema abierto: La masa del sistema variará con el tiempo en sistemas abiertos..

Sistema cerrado: En sistemas cerrados, la masa del sistema es constante..

Límite del sistema

Sistema abierto: Los sistemas abiertos tienen límites que no están cerrados.

Sistema cerrado: El límite de un sistema cerrado está completamente cerrado..

Conclusión

En todas partes en el medio ambiente, hay interacciones entre los sistemas y su entorno. Los sistemas pueden ser abiertos, cerrados o aislados. La principal diferencia entre el sistema abierto y el cerrado es que, en el sistema abierto, la materia puede intercambiarse con el entorno, mientras que, en un sistema cerrado, la materia no puede intercambiarse con el sistema circundante..

Referencias:

1. "Un sistema y su entorno". Química LibreTextos. Libretexts, 21 de julio de 2016. Web. Disponible aquí. 16 de junio de 2017.
2. "Sistemas abiertos, cerrados y aislados en química física". Fundamentos de la ciencia física. N.p., n.d. Web. Disponible aquí. 16 de junio de 2017. 

Imagen de cortesía:

1. “345707” (dominio público) a través de Pixabay
2. “coffee steam 2" por waferboard (CC BY 2.0) a través de Flickr