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CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA TERMODINÁMICA

SISTEMAS TERMODINÁMICOS
Antes de comenzar cualquier estudio o análisis termodinámico es necesario precisar el
concepto de SISTEMA. Actualmente esta palabra es utilizada con muchas connotaciones,
generalmente se habla de sistema como el conjunto de elementos interrelacionados entre sí
que tienen funciones específicas encaminadas a un determinadofin o propósito, tal como se
maneja en ingeniería de sistemas. En termodinámica, sin embargo, el concepto es mucho
más general. Un sistema termodinámico es cualquier región o porción de materia que se
quiera estudiar o analizar desde el punto de vista energético.
Un sistema puede ser tan grade como una galaxia, el sol, la tierra o tan pequeño como una
red cristalina, las moléculas o partículassubatómicas. La definición del sistema, es
completamente arbitraria, depende del observador o del agente interesado en su estudio. En
ingeniería esta práctica es muy útil, ya que los mismos principios se pueden aplicar a una
central termoeléctrica, a una planta de refrigeración, a un evaporador, o a un simple tramo de
tubería.
Todo lo que se encuentre fuera del sistema y tenga algunarelación con él se le denomina
ambiente, entorno o alrededores. Un sistema se encuentra separado de los alrededores
por paredes, fronteras o límites que permiten o no el intercambio de materia o energía. Es
decir las paredes definen la extensión del sistema. Las paredes pueden ser reales, como la
carcasa de un intercambiador de calor o ideales, definidas sólo para facilitar el análisis de
algúnproblema. Las paredes puede permitir o no el intercambio de materia o energía entre
el sistema y sus alrededores. Según este criterio se pueden presentar sistemas abiertos,
cerrados y aislados.
La figura 1-1 representa cualquier tipo de sistema donde se presentan cambios
interdependientes en las propiedades del sistema y sus alrededores. Los alrededores
pueden provocar cambios en el sistema o elsistema puede producir cambios en el ambiente.
Las acciones recíprocas que sufren el sistema y sus alrededores se denominan
interacciones. Dependiendo del tipo de pared de un sistema se pueden presentar tres
clases: interacciones térmicas donde hay intercambio de calor entre el sistema y los
alrededores, interacciones mecánicas relacionadas con las diversas formas de trabajo e
interaccionesquímicas, si se dan cambios en la composición de la materia.

Figura 1-1 Interacciones entre el sistema y los alrededores
SISTEMAS ABIERTOS son aquellos donde hay intercambio tanto de materia como de
energía. Un ejemplo lo constituye todo organismo viviente tal como la célula o el mismo ser
humano. Un compresor, una bomba para transporte de fluidos, una turbina, son también

Unidad 1Conceptos fundamentales de termodinámica

ejemplos de sistemas abiertos ¿Podría Ud. indicar otros ejemplos?. Un sistema abierto
también se conoce como volumen de control porque para estudiar y analizar este tipo de
sistemas se mantiene un volumen constante, delimitado por superficies, denominadas
superficies de control, por donde cruza o fluye materia y energía. La figura 1-2 es el
diagrama de unradiador utilizado en sistemas de refrigeración tales como los de un
automotor, el aire acondicionado, las neveras o refrigeradores industriales; se presenta como
un ejemplo típico de sistemas abiertos.

Figura 1-2 Ejemplo de sistema abierto
SISTEMAS CERRADOS son aquellos para los cuales sólo se presenta intercambio de
energía pero no de materia. Un gas que se encuentra en el interior de uncilindro provisto de
un pistón móvil es el ejemplo de esta clase de sistemas. En las industrias químicas,
farmacéuticas y de alimentos con frecuencia se encuentran equipos que funcionan como
grandes tanques donde la masa global del material permanece constante durante un
proceso específico, los cuales se encuentran provistos de mecanismos para controlar
variables, agitar, mezclar o...