Irreversibilidades

Los factores que ocasiona la irreversibilidad de un proceso se llaman irreversibilidades. Entre ellos están la fricción, la expansión libre, la mezcla de dos gases, la transferencia de calor a través de una diferencia de temperatura finita, la resistencia eléctrica, la deformación inelástica de sólidos y las reacciones químicas. La presencia de cualquiera de estos efectos produce un proceso irreversible. Un proceso reversible no incluye ninguno de ellos. Algunas de las irreversibilidades encontradas con mayor frecuencia se discuten brevemente a continuación.

Fricción

La fricción es una forma familiar de irreversibilidad asociada a cuerpos en movimiento. Cuando dos cuerpos en contacto están obligados a moverse uno respecto del otro (un embolo en un cilindro por ejemplo), se genera una fuerza de fricción que se opone al movimiento en la interfaz entre estos dos cuerpos, y se requiere cierto trabajo para superarla. Al final la energía suministrada como trabajo se convierte en calor durante el proceso y se transfiere a los cuerpos en contacto, como lo muestra el aumento de temperatura en la interfaz. Cuando se invierte la dirección del movimiento, los cuerpos retornaran a su posición original, pero la interfaz no se enfriara y el calor no se convertirá de nuevo en trabajo. En vez de ello, casi todo el trabajo se convertirá en calor en tanto se vencen las fuerzas de fricción que también se oponen al movimiento inverso. En vista de que el sistema (los cuerpos en movimiento) y los alrededores no pueden regresar a sus estados originales, este proceso es irreversible. Cuando mayores son las fuerzas de fricción implicadas, tanto más irreversible resulta el proceso.

La fricción no siempre implica dos cuerpos sólidos en contacto. También aparece entre un fluido y un sólido e, incluso, entre las capas de un fluido que se mueven a distintas velocidades. Una fracción considerable de la potencia producida por un motor de automóvil se emplea para superar la fricción (la fuerza de arrastre) entre el aire y las superficies externas del auto y, a la larga, se vuelve parte de la energía interna del aire. No es posible invertir este proceso y recuperar la potencia consumida, aunque hacerlo no violaría el principio de conservación de la energía.