Procesos reversibles

2.3.- Procesos reversibles Un proceso es reversible cuando su dirección puede invertirse hasta su punto de partida sin dejar ningún rastro en los alrededores ni en el sistema. Esto es posible solo siel intercambio de calor y trabajo neto entre el sistema y los alrededores es cero para el proceso combinado (original e inverso). Lo anterior se consigue cuando hay un cambio infinitesimal en lascondiciones externas lo que implica que un sistema no se desplaza más que un diferencial de su punto de partida. Para ilustrar la naturaleza de un proceso reversible se examinará la expansión simple deun gas contenido en una combinación pistón-cilindro aislado (ver Figura 2.2). m

Figura 2.2.- Dispositivo cilindro-pistón Inicialmente, el dispositivo está en equilibrio. Esto es, la fuerza queejerce el pistón la bandeja y la masa m es de la misma magnitud que la fuerza que ejerce el gas. Supóngase que se retira la masa m del pistón de forma diferencial. Esto se puede imaginar si la masa m esreemplazada por una pila de polvo. Si la pila de polvo cae en un hilo muy fino se retira masa de forma diferencial (ver Figura 2.3)

F-dF F Figura 2.3.- Dispositivo cilindro-pistón Durante esteproceso el pistón se eleva con rapidez uniforme pero pequeña. El sistema nunca se desplaza más que diferencialmente. Si se detiene la caída del polvo de la bandeja y se invierte la dirección en la que setransfiere el polvo entonces el proceso cambia de dirección y regresa a lo largo de la trayectoria original. El trabajo realizado por el sistema en la expansión es igual al trabajo realizado por losalrededores en la compresión y entonces el trabajo neto es cero y por lo tanto el proceso es reversible. De hecho a este proceso se le conoce como mecánicamente reversible pues en él están involucradasfuerzas mecánicas.

Luego, ¿qué sucede si el gas es comprimido de forma discreta y luego se deja que se expanda hasta su estado original?. Al inicio, la presión cerca de la cara interna del pistón...