3.4 Conceptos de procesos reversible, irreversible y causas de irreversibilidad.

Procesos irreversibles. Una transformacin de un sistema pasando de un estado inicial a un estado final es irreversible si el paso del estado final al inicial es imposible sin efectuar ningn cambio en el medio ambiente

Procesos reversibles. Anlogamente, la transformacin anterior ser reversible si el paso inverso no provoca en el medio ambiente ninguna variacin. Todo proceso cuasi-esttico es reversible, ya que en todo momento el sistema se encuentra en estados de equilibrio en el camino de ida o en el de vuelta, y no se modificar el entorno.

Causas de irreversibilidad

Nuestro conocimiento sobre la irreversibilidad de los procesos a nivel macroscpico es muy preciso. Por ejemplo, si destrozamos un jarrn antiguo hasta fragmentarlo, jams podremos recrear el proceso de ruptura para devolver al jarrn a su estado inicial. An si usamos pegamento e influimos directamente en los fragmentos del jarrn para agruparlos, jams obtendremos todos los estados fsicos del proceso de ruptura

Si partimos de que un sistema en equilibrio termodinmico ha de estar en:

1. equilibrio mecnico, si no existen fuerzas desequilibradas actuando sobre parte o todo el sistema;

2. equilibrio trmico, cuando no hay diferencias de temperatura entre partes del sistema o entre el sistema y su entorno; y el entorno.

3. equilibrio qumico, si no tiene lugar ninguna reaccin qumica dentro del sistema ni existe movimiento de componente alguno de una parte del sistema a otra.

Entonces si modificamos alguna variable tal que alejamos el sistema del equilibrio, ste evolucionar hasta alcanzar de nuevo una situacin de equilibrio. Veamos esta evolucin cuando son procesos irreversibles:

Irreversibilidad mecnica externa isotrmica.

Hay un gran nmero de procesos que suponen la transformacin isotrmica de trabajo mediante un sistema (que permanece invariable) en energa interna de una fuente Ejemplos de estos procesos son:

1. Agitacin irregular de un lquido viscoso en contacto con una fuente. 2. Detencin de la rotacin o vibracin de un lquido en contacto con una fuente. 3. Deformacin inelstica de un slido en contacto con una fuente. 4. Paso de corriente elctrica por una resistencia en contacto con una fuente.

Irreversibilidad mecnica externa adiabtica.

Otro tipo de procesos que presentan irreversibilidad mecnica externa son aquellos en los que se transforma trabajo en energa interna de un sistema de manera adiabtica. Ejemplos de estos procesos son:

1. Agitacin irregular de un lquido viscoso aislado trmicamente.

2. Detencin de la rotacin o vibracin de un lquido aislado trmicamente. 3. Deformacin inelstica de un slido aislado trmicamente. 4. Paso de corriente elctrica por una resistencia aislada trmicamente.

Irreversibilidad mecnica interna.

Los procesos en los que primero se transforma energa interna de un sistema en energa mecnica, y despus en energa interna nuevamente, decimos que presentan irreversibilidad mecnica interna. Ejemplos de esto son:

1. Expansin libre (contra el vaco) de un gas ideal. 2. Gas atravesando un tabique poroso. 3. Chasquido de un alambre tenso despus de cortarlo. 4. Desvanecimiento de una pelcula de jabn despus de pincharla.

Irreversibilidad trmica interna y externa.

Se trata ahora de procesos en los que se produce una transferencia de calor entre:

1. un sistema y una fuente, 2. una fuente caliente y otra ms fra a travs de un sistema que permanece invariable, o 3. dos partes de un sistema que estn a distinta temperatura.

Irreversibilidad qumica.

Un proceso presenta irreversibilidad qumica si supone un cambio espontneo de estructura qumica, densidad, fase, etc. Como ejemplos podemos citar:

1. Todas las reacciones qumicas. 2. Cambios de fase rpidos (como la solidificacin de un lquido sobreenfriado). 3. Difusin de dos gases, o de dos lquidos

Cualquier proceso que involucre fuerzas de friccin es irreversible.