Sistema aislado para niños
Un sistema aislado es un concepto importante en las ciencias físicas que nos ayuda a entender cómo funcionan las cosas en el universo. Imagina un espacio tan apartado de todo lo demás que no puede intercambiar nada con su entorno.
Podemos pensar en un sistema aislado de dos maneras principales:
- Un sistema físico que está tan lejos de otros sistemas que no interactúa con ellos de ninguna forma.
- Un sistema termodinámico que está completamente encerrado por paredes muy fuertes e inmóviles. A través de estas paredes, ni la masa (la cantidad de materia) ni la energía pueden entrar o salir.
Aunque un sistema aislado tiene su propia gravedad interna, generalmente se considera que no le afectan las fuerzas de gravedad de otros objetos lejanos ni otras fuerzas que actúan a gran distancia.
Es útil comparar un sistema aislado con otros tipos de sistemas:
- Un sistema cerrado es como una botella bien tapada: la energía puede entrar o salir (por ejemplo, como calor), pero la materia no.
- Un sistema abierto es como una olla sin tapa: tanto la materia como la energía pueden entrar o salir libremente.
Contenido
¿Qué características tiene un sistema aislado?
Una característica fundamental de un sistema aislado es que obedece las leyes de conservación de la materia y la energía. Esto significa que la cantidad total de materia y energía dentro del sistema se mantiene siempre constante, no cambia.
¿Existen realmente los sistemas aislados?
En la vida real, es casi imposible encontrar un sistema que esté perfectamente aislado. Esto se debe a que la gravedad está presente en todas partes y es muy difícil evitar que la energía o la materia se escapen o entren por completo. Por eso, los sistemas aislados son más bien una idea o un modelo que usamos en la ciencia. Son muy útiles para entender cómo funcionan las cosas, pero son una idealización o una hipótesis.
La termodinámica (la ciencia que estudia el calor y la energía) usa la idea de sistemas aislados para explicar cómo los sistemas alcanzan un estado de equilibrio. Un sistema en equilibrio es aquel donde todas sus partes están estables y no hay cambios netos.
Ejemplos de sistemas que se aproximan a ser aislados
Aunque no existen sistemas perfectamente aislados, podemos usar este concepto como un modelo matemático para entender algunos fenómenos naturales. Por ejemplo:
- Los planetas de nuestro Sistema Solar a veces se estudian como si fueran sistemas aislados, aunque sabemos que interactúan un poco entre sí y con el Sol.
- Un protón y un electrón en un átomo de hidrógeno también se pueden considerar un sistema aislado en ciertas condiciones. Sin embargo, un átomo de hidrógeno puede interactuar con la radiación electromagnética y cambiar su estado.
A veces, las personas se preguntan si el universo entero podría ser un sistema aislado. Es una pregunta interesante, pero su significado es complejo y aún se debate.
Aislamiento de la radiación
Cuando hablamos de aislamiento de la radiación, nos referimos a paredes que son tan buenas conductoras que reflejan perfectamente la radiación que hay dentro de una cavidad. Imagina una caja cuyas paredes son como espejos perfectos para la luz y el calor.
El científico Max Planck pensó en esto cuando estudiaba el equilibrio térmico de la radiación dentro de una cavidad vacía. Él imaginó que las paredes eran perfectamente reflectantes, lo que significaba que aislaban la cavidad de cualquier efecto electromagnético externo. Planck sugirió que, para que la radiación dentro de esa cavidad aislada alcanzara el equilibrio, se necesitaba una pequeña partícula de carbono en su interior.
Sin embargo, si la cavidad con paredes perfectamente reflectantes tiene suficiente energía de radiación (como la que existe en el espacio a temperaturas muy altas), la partícula de carbono no sería necesaria. Esto se debe a que la propia radiación podría generar partículas de materia, como pares de electrones y positrones, y así alcanzar el equilibrio térmico.
Véase también
En inglés: Isolated system Facts for Kids
Referencias
