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ENSAYO: REVERSIBILIDAD E IRREVERSIBILIDAD EN PROCESOS NATURALES

Hasta ahora hemos estudiado en gran parte las situaciones ideales que Implican procesos reversibles (es decir, procesos cuasiestáticos como pistones que corren sin fricción). Ahora consideraremos situaciones más generales en la Realidad.
La experiencia nos muestra que algunos procesos naturales siguen cierta "direccionalidad"para que se lleven a cabo. Por ejemplo, no esperamos que una cascada fluya hacia arriba de manera espontánea o que una taza de café aumente de manera natural su temperatura en lugar de disminuirla. Es importante caracterizar la "dirección" que sigue un proceso natural, existe una direccionalidad básica en la naturaleza.
Los procesos reversibles son idealizaciones de procesos verdaderos. Un ejemplofamiliar y ampliamente utilizado es la ecuación e Bernoulli que hemos visto para llevar a cabo balances de flujos de entrada y salida. Los procesos reversibles son extremadamente útiles para definir límites al sistema o del comportamiento de dispositivos, para identificar las áreas en las cuales ocurren las ineficiencias y permite dar criterios en el diseño de dispositivos. Una característicaimportante de un proceso reversible es que, dependiendo del proceso, este representa el trabajo máximo que se puede extraer al ir de un estado a otro, o bien el trabajo mínimo que es necesario para crear un cambio de estado. Consideremos procesos que realizan trabajo, de modo quede mostremos que el proceso reversible produce el máximo trabajo de todos los procesos posibles entre dos estados. Porejemplo, supongamos que tenemos un cilindro aislado térmicamente que contiene un gas ideal, como se muestra en el ejemplo.
EJEMPLO: El gas está contenido por un pistón aislado de masa despreciable con un apilado de varias pesas pequeñas encima de él. El sistema está inicialmente en equilibrio mecánico y térmico. El sistema está inicialmente en equilibrio mecánico y térmico. Un pistón que soporta unaspesas. Consideremos los tres siguientes procesos que son mostrados en el ejemplo siguiente:
1. Todas las pesas se quitan del pistón instantáneamente y el gas se expande hasta que su volumen se incrementa en un factor de cuatro (una extensión libre).
2. La mitad del peso se quita del pistón instantáneamente, el sistema llega al doble de su volumen, y entonces la otra mitad del peso se quitainstantáneamente del pistón y el gas se expande hasta que su volumen se duplica otra vez.
3. Cada pesa pequeña se quita del pistón una a la vez, de modo que la presión dentro del cilindro esté siempre en equilibrio con el peso sobre el pistón. Cuando se quita la última pasa, el volumen ha aumentado en un factor de cuatro.
EJEMPLO: Para obtener el máximo de trabajo se requiere que el proceso seareversible. El máximo trabajo (proporcional al área bajo la curva) se obtiene de la expansión casiestática. Es importante notar que existe una relación inversa entre la cantidad de trabajo extraída en un determinado proceso y el grado de irreversibilidad. Reiterando podemos decir que: el trabajo realizado por un sistema durante un proceso reversible es el trabajo máximo que podemos conseguir. Eltrabajo realizado sobre un sistema en un proceso reversible es el trabajo mínimo que necesitamos hacer para lograr un cambio de estado. Un proceso debe ser cuasiestático (casi-equilibrio) ser reversible. Esto significa que los efectos siguientes deben ser ausentes o insignificantes: Pongamos atención a un punto sobresaliente en nuestra discusión. Todo proceso reversible es cuasiestático (en estadoscasi-equilibrados) pero no todos los procesos casi-estáticos son reversibles. Esto significa que los siguientes efectos deben estar ausentes o ser insignificantes en el proceso reversible.
1. Fricción: Si la Pexterna ≠ Psistema tendríamos que realizar trabajo neto para llevar el sistema de un volumen a otro volumen y para volverlo a la condición inicial.
2. Expansión (no restringida) libre....