Procesos reversibles e irreversibles

Procesos reversibles e irreversibles

La segunda ley de la termodinámica establece que ninguna maquina térmica puede tener una eficiencia de 100%. Entonces cabe preguntar, ¿Cuál es la eficiencia mas alta que puede tener una maquina térmica? Antes de contestarla es necesario definir primero un proceso idealizado, llamado proceso reversible.

Un proceso reversible se define como un proceso que se puede invertir sin ningún rastro en los alrededores. Es decir, tanto el sistema como los alrededores vuelven a sus estados iniciales una vez finalizado el proceso inverso. Esto es posible solo si el intercambio de calor y trabajo netos entre el sistema y los alrededores es cero para el proceso combinado. Los procesos que no son reversibles se denominan procesos irreversibles.

Se puede señalar que es posible volver un sistema a su estado original siguiendo un proceso, sin importar si este es reversible o irreversible. Pero para procesos reversibles, esta esta restauración se hace sin dejar ningún cambio neto en los alrededores, mientras que para procesos irreversibles los alrededores normalmente hace algún trabajo sobre el sistema, por lo tanto no vuelven a su estado original.

Los procesos reversibles en realidad no ocurren en la naturaleza, solo son idealizaciones de procesos reales. Los reversibles se pueden aproximar mediante dispositivos reales, pero nunca se puede lograr; es decir, todos los procesos que ocurren en la naturaleza son irreversibles. Entonces, quizá se pregunte porque preocuparse de esta clase de procesos ficticios. Hay dos razones: una es que son fáciles de analizar, puesto que un sistema pasa por una serie de estados de equilibrio durante un proceso reversible; y otra es que sirven como modelos idealizados con los que es posible comparar los procesos reales.

Los ingenieros están interesados en procesos reversibles porque los días positivos que producen trabajo, como motores de automóviles y turbinas de gas o vapor, entregan el máximo de trabajo, y los dispositivos que consumen trabajo que cuando se usan procesos reversibles en lugar de irreversibilidades.

Los procesos reversibles pueden ser considerados como limites teóricos para los irreversibles correspondientes. Algunos procesos son más irreversibles que otros. Quizá nunca se tenga un proceso reversible, pero es posible aproximarse. A medida que se tiende hacia un proceso reversible, un dispositivo entrega mas trabajo o requiere menos trabajo.

El concepto de proceso reversible conduce a la definición de eficiencia según la segunda ley para procesos reales, que es el grado de aproximación al proceso reversible correspondiente. Esto permite comparar el desempeño de diferentes dispositivos diseñados para hacer la misma tarea con base en sus eficiencias. Mientras mejor sea el diseño, menores son las irreversibilidades y mayor es la eficiencia según la segunda ley.

Aspectos cotidianos de la segunda ley

La termodinámica es una ciencia natural fundamental que trata varios aspectos de la energía, e incluso las personas que no se dedican a la técnica poseen un conocimiento básico sobre la energía y la primera ley de la termodinámica, ya que difícilmente algún aspecto de la vida no involucra transferencia o transformación de energía en diferentes formas.

Muchos sucesos ordinarios que pasan inadvertidos pueden servir como excelentes vehículos para comunicar conceptos importantes de la termodinámica. Se intenta demostrar la relevancia de los conceptos de la segunda ley como energía, trabajo reversible, irreversibilidad y la eficiencia según la segunda ley en diversos aspectos de la vida diaria mediante ejemplos como los que incluso las personas sin fundamentos técnicos pueden identificase.

Los conceptos de la segunda ley se usan implícitamente en varios aspectos de la vida diaria, y muchas personas exitosas parecen hacer uso extenso de estos aun si comprenderlos. Además hay un creciente reconocimiento de que la calidad juega un papel tan importante como

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