Un sistema termodinámico se forma con cuerpos aislados para su estudio.
Sistema es el módulo de elementos que se encuentran interrelacionados entre sí y que mantienen interacciones. Termodinámico, por su parte, es el sector de la física que se encarga de estudiar los vínculos que establece el calor con las demás formas de energía.
La termodinámica, por lo tanto, es una disciplina científica cuyo objeto de estudio es el intercambio energético entre un cuerpo y el ambiente. En este contexto, podemos decir que un sistema termodinámico es un conjunto de cuerpos que es aislado del entorno para su estudio.
Dicho aislamiento puede producirse de forma real a través de un campo experimental o de manera ideal (teórica). La finalidad siempre es estudiar los intercambios de energía y de materia que se producen en el interior del sistema.
TemasClases de sistema termodinámico
El universo del sistema termodinámico está formado por el sistema en sí mismo (el conjunto de cuerpos) y el entorno. La superficie que se encarga de la separación del sistema y el entorno recibe el nombre de pared o frontera. De acuerdo a las características de esta pared, o sea a su capacidad para llevar a cabo el aislamiento con respecto al entorno, puede hablarse de diferentes clases de sistema termodinámico:
* aislado: este sistema termodinámico no lleva a cabo un intercambio de energía ni de materia con el entorno. En otras palabras, puede decirse que se halla en equilibrio termodinámico. Un caso en el cual esto puede apreciarse es el de un gas que se encuentra atrapado en un contenedor de paredes resistentes y de un grosor considerable (denominadas paredes adiabáticas), como para que el grado de intercambio de energía calorífica no sea significativo y tampoco pueda producirse un intercambio enérgico en forma de trabajo;
* cerrado: se trata de un sistema termodinámico que sí puede efectuar un intercambio de energía con el entorno, pero no de materia. Esta clase en particular tiene muchos ejemplos que lo representan, y algunos son tan cotidianos como una lata de conservas, ya que sus paredes no son tan gruesas y rígidas como las de un sistema aislado;
* abierto: gran parte de los sistemas termodinámicos que pueden encontrarse a diario están incluidos en esta clase. Un ejemplo bien fácil de entender es un automóvil, ya que lleva a cabo un intercambio de materia con el exterior cada vez que una persona se sienta en su interior, llena su tanque de combustible, carga su batería o bien a través de la emisión de gases por medio del caño de escape. Por otro lado, también tiene lugar un intercambio de energía en forma de calor, el cual es muy fácil de apreciar tanto dentro como fuera del vehículo.
El aislamiento del sistema termodinámico puede propiciarse mediante un campo experimental.
Otra clasificación
Otra forma de clasificar los sistemas termodinámicos es tomando en cuenta su homogeneidad, lo cual deriva en las siguientes dos clases:
* homogéneo: es aquel cuyas propiedades macroscópicas se corresponden en cualquiera de sus partes. Esta clase de sistema puede presentarse en cualquier estado de agregación. Tres ejemplos en los que se cumplen dichas características son una sustancia sólida y pura que se halla en estado cristalizado en forma de monocristal, un gas que se encuentra atrapado en un contenedor cerrado o una cantidad de agua pura.
* heterogéneo: su definición es la opuesta a la del sistema homogéneo.
Otra clase de sistema termodinámico es el adiabático, que permite el intercambio de energía en forma de trabajo, pero no de energía calórica (tampoco de materia).
Un sistema está en equilibrio termodinámico cuando sus variables intensivas no cambian pese al correr del tiempo. Cabe recordar que estas variables son aquellas que no cambian de valor según la cantidad de materia o el tamaño del sistema.
