Um sistema aberto é um sistema que interage com seu ambiente. A interação consiste na troca de energia e matéria entre o próprio sistema e o exterior.
Muitas vezes na física, um sistema aberto se esforça para manter um estado de equilíbrio.
O conceito de sistema aberto foi introduzido no contexto da termodinâmica. Seu uso foi posteriormente estendido com o desenvolvimento da teoria da informação e da teoria dos sistemas computacionais. Hoje, o conceito também é aplicado nas ciências naturais e sociais.
No campo da termodinâmica, um sistema termodinâmico aberto não pode existir em um estado de equilíbrio termodinâmico completo. Essa impossibilidade se deve ao fato de que, por definição, sempre há uma troca de energia e matéria entre o sistema e a vizinhança.
Nas ciências sociais, um sistema aberto é um processo que troca materiais, energia, pessoas, capital e informações com seu ambiente.
Qual a diferença entre sistemas abertos, fechados e isolados?
A diferença entre os três sistemas termodinâmicos depende da interação da energia e da matéria com o ambiente:
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Um sistema aberto pode trocar energia e matéria com o exterior.
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Um sistema fechado não pode trocar matéria, mas pode trocar energia com sua vizinhança.
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Um sistema isolado não pode trocar energia ou matéria com o meio ambiente.
O único sistema isolado conhecido é o universo inteiro. No entanto, para simplificar certos cálculos, alguns sistemas são tratados como se fossem isolados.
Sistema aberto nas ciências naturais
O conceito de sistema aberto tornou possível interligar a teoria dos organismos, a termodinâmica e a teoria evolutiva. Agora, o conceito tem aplicações nas ciências naturais e sociais.
A entropia de um sistema aberto pode ser reduzida à custa do meio ambiente. Todos ou quase todos os sistemas naturais são sistemas abertos com troca de matéria e energia com o exterior.
Nas ciências naturais, um sistema aberto é permeável com seus limites tanto em energia quanto em massa.
A definição de um sistema aberto pressupõe que existem recursos energéticos que não podem ser esgotados, na prática, essa energia é fornecida por uma fonte no ambiente circundante, que pode ser considerada infinita.
Exemplos de sistemas abertos
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O planeta Terra é um sistema aberto porque troca energia (energia solar) com o mundo exterior. Além disso, é capaz de trocar matéria como asteróides.
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O corpo humano também é uma espécie de sistema aberto porque trocamos energia com o meio ambiente (calor corporal) e matéria (comida, ar, suor… etc.).
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A água fervente em uma chaleira absorve a energia térmica do lado de fora e emite partículas de vapor para o lado de fora.