Sistema abierto

Te explicamos qué es un sistema abierto, sus características y ejemplos. Además, sistemas cerrados y aislados.

¿Qué es un sistema abierto?

Un sistema abierto es aquel cuyo rasgo fundamental es que permite el libre intercambio de información, materia o energía entre su interior y el entorno, sin presentar barreras ni impedimentos al flujo. En este intercambio, el sistema toma lo que necesita y deja salir lo que no. Algunos ejemplos de sistemas abiertos son el cuerpo humano y las plantas.

El concepto de “sistema abierto” se emplea en distintos ámbitos del saber humano y es particularmente estudiado por la física en los sistemas termodinámicos, es decir, aquellas porciones del universo que se aíslan para ser estudiadas. Desde este punto de vista, los sistemas son conjuntos de elementos que forman un todo y se clasifican de acuerdo al nivel de intercambio de materia y energía que tengan con el entorno.

Así, los sistemas abiertos se diferencian de los sistemas cerrados, que son aquellos que pueden intercambiar con el medio energía, pero nunca materia. Por ejemplo: un globo inflado.

Una de las principales aproximaciones a los sistemas abiertos surgió en 1956, obra del biólogo y filósofo austríaco Ludwig von Bertalanffy (1901-1972), y representa su contribución particular a la Teoría General de Sistemas, de mucho mayor amplitud teórica.

Según von Bertalanffy, todos los sistemas son, en alguna medida, sistemas abiertos, dado que no puede detenerse totalmente el flujo desde y hacia el afuera, a menos que el sistema esté vacío, cosa del todo imposible (pues ya no sería un sistema).

Ver además: Sistema en Biología

Características de los sistemas abiertos

Las principales características de los sistemas abiertos son:

• Permiten el libre intercambio de información entre el interior del sistema y el medio exterior.
• No deben considerarse solo como la suma de sus partes, sino que la interrelación de los elementos produce cualidades nuevas.
• Carecen de barreras o impedimentos para el flujo, o bien los tienen, pero solo hasta una cierta y limitada cantidad.
• Se diferencian de los sistemas cerrados y los sistemas aislados.

Ejemplos de los sistemas abiertos

Algunos ejemplos de sistemas abiertos dentro de la termodinámica son:

• Los seres vivos, que son comprendidos como sistemas abiertos en la medida en que están constantemente tomando y retornando materia y energía del medio ambiente. Tal es el caso del sistema fotosintético de las plantas, que recibe la luz solar y la emplea para sintetizar azúcares, liberando a cambio dióxido de carbono al medio ambiente.
• Una taza con agua caliente, que irradia su calor al entorno más frío, hasta que se produce un equilibrio termodinámico entre el adentro y el afuera del sistema. Además, el agua puede verterse, es decir que también puede intercambiar materia.
• El motor de un auto, que necesita gasolina para poder funcionar y, cuando lo hace, libera gases producto de la combustión.
• Una fogata, que necesita determinados materiales para poder entrar en combustión (como madera o carbón) y libera gases.
• Un inflador, que necesita energía del medio externo para expulsar el aire para inflar algún elemento determinado, como una rueda, una pelota o un globo.
• Una turbina, que utiliza un material determinado (como agua o gases) para producir energía.
• Una licuadora, que permite introducir alimentos y, a través de la energía eléctrica recibida del entorno, los transforma en otra materia.
• Una taza de té, que permite intercambiar el calor con el medio y también la materia, como el agua o las hebras de té.

Sistemas aislados y sistemas cerrados

Los sistemas abiertos se diferencian de los sistemas cerrados, que son aquellos que no intercambian información con el medio externo, es decir, que están cerrados sobre sí mismos. Debido a que es difícil hallar sistemas que sean absolutamente cerrados en el universo, la física considera como “cerrados” a aquellos que únicamente intercambian energía con el afuera, pero no materia.

Algunos ejemplos de sistemas cerrados son:

• Un globo inflado.
• Un termómetro.
• Una olla a presión.
• Una botella cerrada.
• Un foco de luz.

Por su parte, un sistema aislado es aquel que está tan alejado de otros sistemas que le resulta imposible interactuar con ellos. También se puede tratar de sistemas que tienen fronteras impenetrables que limitan el intercambio entre el adentro y el afuera. No existen los sistemas aislantes perfectos, pero sí los capaces de reducir significativamente el intercambio de información. Por ejemplo: un traje de neoprene.

Sigue con: Diferencia entre sistema abierto, cerrado y aislado

Referencias

• “Open, closed and isolated systems” en Psiberg.
• “Sistema abierto, definición y características principales” en Universidad Internacional de Valencia.
• “Sistema abierto” en Wikipedia.
• “Sistema termodinámico” en Wikipedia.
• “El cuerpo humano como sistema termodinámico” en ETSAM.