Estados Termodinamicos

Sistemas termodinámicos

Siempre que se utiliza la Termodinámica para estudiar algo –la atmósfera, el motor de un coche, el Mar Mediterráneo, una taza de café– es importante delimitar lo que estudiamos y su relación con todo lo demás. Básicamente, lo que hacemos es dividir conceptualmente el Universo entero en dos partes: lo que estudiamos y el resto. La parte del Universo en la que nos estamos fijando es el sistema, y todo el resto del Universo se denomina entorno (a veces ambiente y otros similares).

Esto puede parecer una estupidez, pero tener claro dónde empieza y termina nuestro objeto de estudio, y cómo puede intercambiar materia y energía con el resto del Universo, es esencial: la Termodinámica estudia los flujos de energía y materia entre el sistema y el entorno, entre partes del sistema, y la conversión de unas formas de energía en otras. Sería igual de tonto estudiar la economía de un conjunto de personas sin tener en cuenta a qué personas exactamente estamos estudiando y, además, de qué formas ese grupo de personas pueden realizar transferencias de dinero hacia o desde el exterior. Un gran número de errores al estudiar cualquier sistema físico utilizando la Termodinámica se debe a la confusión acerca de una de estas dos cosas: qué es exactamente lo que estamos estudiando, y cómo puede interaccionar con su entorno.

Aunque se trata de una abstracción y una simplificación, los sistemas termodinámicos suelen clasificarse de acuerdo con estas posibles interacciones con el entorno, que son bastante intuitivas. Vayamos por orden, desde lo más laxo a lo más restrictivo:

Un sistema abierto es el que puede intercambiar materia y energía libremente con el entorno. La definición del sistema, por tanto, no puede basarse en la materia que lo compone, sino en otras propiedades, como el lugar que ocupa. Un ejemplo práctico puede ser el estudio de un lago: recibe agua de los arroyos que llegan a él, el agua puede además evaporarse y salir del lago, caen hojas de los árboles dentro de él, y gana y pierde energía de múltiples maneras, por ejemplo, recibe energía del Sol. Si esperamos el tiempo suficiente, el agua que formaba el lago cuando empezamos a estudiarlo tal vez ni siquiera estará ahí, sino que habrá sido completamente reemplazada por líquido nuevo: lo que define nuestro sistema no era el agua, sino el lugar definido por nosotros y limitado de manera arbitraria.

Como puedes comprender, los sistemas abiertos son los más difíciles de estudiar con precisión, ya que predecir el comportamiento futuro del sistema requiere saber qué va a pasar con el entorno. Pero, por otro lado, hablando estrictamente, todos los sistemas reales son abiertos. El resto de clasificaciones son, como he dicho antes, abstracciones. Cualquier parte del Universo puede intercambiar materia y energía con su entorno.

Un sistema cerrado no puede intercambiar materia con su entorno,

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