SISTEMAS TERMODINÁMICOS (Tipos de sistemas ABIERTO, CERRADO y AISLADO)

Pasos por ingeniería

21 Dec 201603:59

Summary

TLDR¡Hola amigos! En este video se explican los sistemas termodinámicos. Un sistema es una región en el espacio seleccionada para su análisis, con los alrededores y la frontera que lo separa del entorno. Se describen tres tipos de sistemas: el cerrado, donde la masa es constante pero la energía puede cruzar la frontera; el aislado, que no permite el intercambio de masa ni energía; y el abierto, donde ambos pueden cruzar la frontera. Cada tipo tiene características únicas que se ejemplifican. ¡No olviden suscribirse y dar like al video!

Takeaways

🌍 Un sistema en termodinámica es una región seleccionada del espacio para análisis, separada de los alrededores.
🌐 Los alrededores son la región fuera del sistema, mientras que la frontera es la superficie que los separa.
✋ La frontera puede ser real o imaginaria, y puede ser fija o móvil, pero no tiene masa ni volumen.
🔒 Un sistema cerrado tiene una cantidad fija de masa; la masa no puede cruzar la frontera, pero la energía sí puede hacerlo.
♻️ En un sistema cerrado, la masa es constante, pero el volumen puede cambiar.
🚫 Un sistema aislado no permite el paso ni de masa ni de energía a través de la frontera.
❌ En un sistema aislado, no hay interacción térmica ni mecánica, por lo tanto, el calor (Q) y el trabajo (W) son cero.
🔄 Un sistema abierto permite el intercambio tanto de masa como de energía a través de la frontera.
⚙️ En un sistema abierto, también llamado de volumen de control, puede haber interacción térmica y mecánica.
🛠 Las fronteras de los sistemas abiertos se conocen como superficies de control y pueden ser reales o imaginarias.

Q & A

¿Qué es un sistema dentro de la termodinámica?
-Un sistema en termodinámica es una región en el espacio elegida y separada del resto para su análisis. Esta porción es aislada para estudiar sus propiedades.
¿Qué son los alrededores en un sistema termodinámico?
-Los alrededores son la región fuera del sistema seleccionado, es decir, todo lo que no está dentro de la región aislada para el análisis.
¿Qué es la frontera de un sistema termodinámico?
-La frontera es la superficie, real o imaginaria, que separa el sistema de sus alrededores. Puede ser fija o móvil y tiene espesor cero, lo que significa que no posee masa ni volumen.
¿Cuáles son las tres categorías fundamentales de sistemas termodinámicos?
-Las tres categorías son: el sistema cerrado, el sistema aislado y el sistema abierto.
¿Qué caracteriza a un sistema cerrado?
-Un sistema cerrado tiene una cantidad fija de masa, lo que significa que la masa es constante y no puede entrar ni salir del sistema. Sin embargo, la energía, en forma de calor o trabajo, sí puede cruzar la frontera.
¿Cómo difiere un sistema aislado de un sistema cerrado?
-En un sistema aislado, ni la masa ni la energía pueden cruzar la frontera. Esto significa que no hay interacción térmica ni mecánica con los alrededores, a diferencia del sistema cerrado donde solo la energía puede traspasar la frontera.
¿Qué ocurre con la energía y el trabajo en un sistema aislado?
-En un sistema aislado, tanto la energía (Q) como el trabajo (W) son iguales a 0, ya que no hay interacción con el exterior.
¿Qué es un sistema abierto?
-Un sistema abierto, también llamado sistema de volumen de control, es aquel en el que tanto la masa como la energía pueden cruzar la frontera. Esto permite interacciones térmicas y mecánicas.
¿Qué son las superficies de control en un sistema abierto?
-Las superficies de control son las fronteras de un sistema abierto y pueden ser reales o imaginarias. Son las que delimitan el espacio donde se lleva a cabo el análisis.
¿Cuál es la diferencia entre fronteras reales e imaginarias en un sistema abierto?
-Las fronteras reales son las que físicamente existen, como las paredes de una tobera. Las fronteras imaginarias son aquellas que se trazan para delimitar el análisis sin existir físicamente.

Outlines

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📚 Introducción a los Sistemas Termodinámicos

Este párrafo introduce el concepto de sistemas termodinámicos. Un sistema es una región seleccionada en el espacio para su análisis, mientras que lo que se encuentra fuera de esa región son los alrededores. Se menciona que la frontera es la superficie que separa el sistema de sus alrededores, la cual puede ser fija o móvil y no tiene masa ni volumen. El análisis se enfocará en tres tipos de sistemas: cerrado, aislado y abierto.

🔒 Sistema Cerrado

Se explica que un sistema cerrado tiene una cantidad fija de masa, por lo que no entra ni sale masa del sistema, aunque la energía en forma de calor o trabajo sí puede cruzar la frontera. Esto significa que aunque la masa se mantenga constante, el volumen puede cambiar debido al intercambio de energía.

🚫 Sistema Aislado

En este sistema, ni la masa ni la energía pueden cruzar la frontera, lo que implica que no hay interacción térmica ni mecánica con el entorno. Como resultado, tanto el calor (Q) como el trabajo (W) son iguales a cero, ya que no hay transferencia de energía a través de la frontera.

🌬️ Sistema Abierto o de Volumen de Control

El sistema abierto permite tanto la transferencia de masa como de energía a través de la frontera. Un ejemplo mencionado es una tobera, aunque el sistema abierto puede ser cualquier otro. A diferencia del sistema aislado, aquí sí existe interacción térmica y mecánica. Las fronteras en este sistema se conocen como superficies de control y pueden ser reales o imaginarias.

🎬 Conclusión y Despedida

El video concluye prometiendo ejemplos de los sistemas termodinámicos explicados y agradeciendo a los espectadores. Se invita a darle me gusta al video y a suscribirse al canal, destacando la importancia de este apoyo para el creador de contenido. Finalmente, el narrador se despide y anuncia el siguiente video.

Mindmap

Keywords

💡Sistema termodinámico

Un sistema termodinámico es una porción del universo elegida para ser analizada. En el video, se define como una región en el espacio separada del resto, y es esencial para el estudio de cómo la energía y la materia interactúan en la termodinámica. Un ejemplo dado es cómo se elige una pequeña porción del espacio para su análisis, diferenciada de los alrededores.

💡Alrededores

Los alrededores son la región que está fuera del sistema termodinámico. En el video, se menciona que todo lo que está fuera de la región seleccionada para el análisis constituye los alrededores. Este concepto es clave para entender cómo el sistema interactúa con su entorno.

💡Frontera

La frontera es la superficie que separa al sistema de sus alrededores. Puede ser real o imaginaria, fija o móvil, y no tiene masa ni volumen. El video muestra cómo la frontera es un límite conceptual que permite analizar las interacciones entre el sistema y los alrededores.

💡Sistema cerrado

Un sistema cerrado es aquel en el que la masa es constante, es decir, no entra ni sale masa, aunque la energía en forma de calor o trabajo sí puede cruzar la frontera. En el video se explica que, aunque la masa no varíe, el volumen del sistema puede cambiar, permitiendo un intercambio de energía.

💡Sistema aislado

Un sistema aislado no permite el intercambio ni de masa ni de energía con los alrededores. En el video, se destaca que este tipo de sistema no tiene interacciones térmicas ni mecánicas, lo que implica que tanto la energía (Q) como el trabajo (W) son cero.

💡Sistema abierto

En un sistema abierto, tanto la masa como la energía pueden cruzar la frontera. El video utiliza una tobera como ejemplo de un sistema abierto, en el que sí puede haber interacciones térmicas o mecánicas debido al intercambio de energía y materia con los alrededores.

💡Volumen de control

El volumen de control es una porción delimitada dentro de un sistema abierto, en el que se estudia el flujo de masa y energía. Las fronteras de un volumen de control pueden ser reales o imaginarias. En el video se mencionan como ejemplo las fronteras imaginarias y reales dentro de una tobera.

💡Energía

La energía, en forma de calor o trabajo, es un concepto clave en la termodinámica, que puede cruzar las fronteras de un sistema cerrado o abierto. En el video, se menciona que en un sistema aislado no hay intercambio de energía, mientras que en un sistema cerrado o abierto, sí es posible.

💡Masa

La masa es una cantidad que se conserva dentro de un sistema cerrado o aislado. En el video, se explica que en un sistema cerrado, la masa no puede cruzar la frontera, mientras que en un sistema aislado, tanto la masa como la energía están completamente restringidas de interactuar con los alrededores.

💡Interacción térmica o mecánica

La interacción térmica o mecánica ocurre cuando hay un intercambio de energía o trabajo entre el sistema y los alrededores. En el video se menciona que en un sistema aislado no hay este tipo de interacción, pero sí puede haberla en un sistema abierto o cerrado, permitiendo que la energía cruce las fronteras del sistema.

Highlights

Introducción a los sistemas termodinámicos con ejemplos claros sobre su definición y características.

Explicación detallada de qué es un sistema en la termodinámica, definiendo su espacio y análisis.

Distinción entre el sistema y sus alrededores, resaltando la importancia de la región fuera del sistema para el análisis.

Descripción de la frontera entre el sistema y los alrededores, explicando que puede ser real o imaginaria, fija o móvil.

Diferenciación de los tipos de sistemas termodinámicos: sistema cerrado, aislado y abierto.

Definición del sistema cerrado: la masa es constante, pero la energía en forma de calor o trabajo puede cruzar la frontera.

Diferenciación entre masa constante y volumen variable en un sistema cerrado.

Descripción del sistema aislado, donde ni la masa ni la energía pueden cruzar la frontera.

Revisión de la interacción térmica y mecánica, y cómo estas no ocurren en un sistema aislado debido a la falta de transferencia de energía.

Definición del sistema abierto o sistema de volumen de control, donde tanto la masa como la energía pueden cruzar la frontera.

Ejemplo de sistema abierto usando una tobera como representación de un sistema termodinámico con intercambio de energía y masa.

Diferenciación entre fronteras reales e imaginarias dentro de los sistemas abiertos, usando el ejemplo de la tobera.

Referencia a un vídeo previo para una explicación más detallada sobre las interacciones térmicas y mecánicas.

Resumen final de los sistemas termodinámicos cubiertos en el vídeo (cerrado, aislado y abierto).

Cierre del vídeo invitando a los espectadores a suscribirse y darle 'me gusta' para seguir apoyando el canal.