Sistemas materiales: abiertos, cerrados y aislados
Sofía prepara mate: el agua del termo está caliente, pero después de un rato en la mesa de la cocina ya no lo está tanto. ¿Adónde se fue el calor? ¿Y por qué el vapor de una olla sin tapa se escapa, pero el de una olla bien cerrada no? Para contestar, primero hay que decidir qué estamos estudiando y qué dejamos afuera.
Sistema y entorno
En ciencias no se estudia «todo» a la vez. Se elige una parte del universo para observarla: eso es el sistema material. Todo lo que lo rodea y puede interactuar con él es el entorno.
El sistema lo elegís vos. En la taza de té con leche, podés tomar solo el líquido (el sistema) y dejar la taza, la mesa y el aire como entorno. Elegir bien el límite es parte del trabajo.
Explicá con tus palabras qué es un sistema material y qué es su entorno. Luego dá un ejemplo cotidiano, por ejemplo una taza de té con leche sobre la mesa de tu casa, e…
Explicá con tus palabras qué es un sistema material y qué es su entorno. Luego dá un ejemplo cotidiano, por ejemplo una taza de té con leche sobre la mesa de tu casa, e indicá cuál es el sistema y cuál es el entorno.
Qué se puede intercambiar
Entre sistema y entorno pueden pasar dos cosas:
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Materia: sale vapor, entra aire, se agrega agua.
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Energía: pasa calor, luz, trabajo. La energía no se crea ni se destruye: si el sistema pierde, el entorno gana.
Una olla con agua hirviendo sin tapa pierde vapor (materia) y también calor (energía) hacia la cocina.
Completá con las palabras «materia» y «energía». Un sistema abierto intercambia y con el entorno. Un sistema cerrado intercambia solamente . Un sistema aislado no…
Completá con las palabras «materia» y «energía». Un sistema abierto intercambia __ y _ con el entorno. Un sistema cerrado intercambia solamente . Un sistema aislado no intercambia ni ni ___.
Abiertos, cerrados y aislados
Según lo que intercambian con el entorno, los sistemas se clasifican así:
| Tipo | Materia | Energía | Ejemplo |
|---|---|---|---|
| Abierto | sí | sí | olla destapada con agua hirviendo |
| Cerrado | no | sí | botella de jugo bien cerrada |
| Aislado | no | no | modelo ideal (termo perfecto) |
Valentina deja una olla con agua hirviendo, sin tapa, sobre la cocina. Clasificá el sistema (agua dentro de la olla) como abierto, cerrado o aislado, y justificá tu…
Valentina deja una olla con agua hirviendo, sin tapa, sobre la cocina. Clasificá el sistema (agua dentro de la olla) como abierto, cerrado o aislado, y justificá tu respuesta mencionando qué sale del sistema.
Mateo cierra herméticamente una botella de vidrio con jugo y la deja sobre la mesa de la cocina. La botella no deja pasar jugo ni aire, pero el vidrio permite que el…
Mateo cierra herméticamente una botella de vidrio con jugo y la deja sobre la mesa de la cocina. La botella no deja pasar jugo ni aire, pero el vidrio permite que el jugo se caliente o se enfríe según la temperatura del ambiente.
- a) Clasificá el sistema «jugo dentro de la botella».
- b) Explicá qué se intercambia y qué no se intercambia con el entorno.
Ejemplos de la vida cotidiana
La clasificación depende del sistema elegido y de cómo está en ese momento.
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Termo tapado con agua caliente: casi no pasa materia y pasa muy poco calor. Se comporta casi como aislado, aunque con el tiempo el agua se enfría.
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Termo destapado para cebar el mate: sale vapor y entra aire. Pasa a ser abierto.
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Planta al sol: absorbe luz, agua y dióxido de carbono, y libera oxígeno. Es abierto.
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Lámpara LED encendida (solo la lámpara): recibe energía eléctrica y emite luz y calor. No pasa materia: es cerrado.
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Lata de arvejas cerrada en la alacena: no pasa materia; el calor del ambiente puede entrar o salir. Es cerrado.
Sofía prepara mate. Considerá como sistema el termo con agua caliente bien tapado y como entorno el resto de la cocina. a) ¿Es un sistema cerrado o aislado en la…
Sofía prepara mate. Considerá como sistema el termo con agua caliente bien tapado y como entorno el resto de la cocina.
- a) ¿Es un sistema cerrado o aislado en la práctica? Justificá.
- b) Sofía destapa el termo para cebar el mate. ¿Cambia la clasificación del sistema? Explicá por qué.
Santiago analiza tres situaciones: 1. Una planta en una maceta al sol. 2. Una lámpara LED encendida (se considera solo la lámpara). 3. Una lata de arvejas cerrada en la…
Santiago analiza tres situaciones:
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Una planta en una maceta al sol.
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Una lámpara LED encendida (se considera solo la lámpara).
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Una lata de arvejas cerrada en la alacena.
Para cada una, indicá si el sistema es abierto, cerrado o aislado y señalá qué intercambia con el entorno, si es que intercambia algo.
El sistema es un modelo
Un sistema perfectamente aislado no existe: siempre se filtra algo de calor. El café de un termo se enfría igual, solo que mucho más lento que en una taza. Aun así, «sistema aislado» es un modelo útil: simplifica la realidad y permite razonar.
También podés elegir los límites de otra manera. Si estudiás el cuerpo de una persona que corre por la Rambla, es un sistema abierto: entra aire, agua y alimento; sale sudor, dióxido de carbono y vapor; recibe energía de los alimentos y la pierde como calor y movimiento. Si el sistema incluyera la ropa y el aire de alrededor, parte de ese intercambio pasaría a ser interno, y el sistema se parecería más a uno cerrado, aunque seguiría perdiendo energía hacia el entorno.
Lucía dice: «Un termo de buena calidad cerrado es un sistema aislado perfecto». Joaquín responde: «En realidad, con el tiempo el café se enfría igual». a) ¿Quién tiene…
Lucía dice: «Un termo de buena calidad cerrado es un sistema aislado perfecto». Joaquín responde: «En realidad, con el tiempo el café se enfría igual».
- a) ¿Quién tiene razón? Argumentá usando los conceptos de intercambio de materia y de energía.
- b) Explicá por qué en la realidad los sistemas perfectamente aislados no existen y en qué sentido el termo es un modelo útil.
Florencia estudia el cuerpo de una persona que corre por la Rambla de Montevideo. Elegí el sistema «el cuerpo de la persona» y su entorno. a) Clasificá el sistema y…
Florencia estudia el cuerpo de una persona que corre por la Rambla de Montevideo. Elegí el sistema «el cuerpo de la persona» y su entorno.
- a) Clasificá el sistema y listá al menos dos intercambios de materia y dos intercambios de energía con el entorno.
- b) Si ahora el sistema elegido fuese «el cuerpo de la persona junto con la ropa y el aire que la rodea», ¿cambiaría la clasificación? Justificá la elección de los límites del sistema.
Volvé al principio: el agua del termo de Sofía se enfría porque transfiere calor al entorno, y el vapor de la olla sin tapa se escapa porque es un sistema abierto.