MOOC Primeros pasos termodinámica. Comparación procesos reversibles e irreversibles | 24/41 | UPV

Summary

En este vídeo se explican los conceptos de procesos reversibles e irreversibles en termodinámica. Se comparan con ejemplos visuales, como un motorista suspendido en el aire (estado inestable) y un ascensor (estado estable), para ilustrar la diferencia entre estados de equilibrio y no equilibrio. Los procesos irreversibles evolucionan de un estado no equilibrado hacia un equilibrio de manera irreversible, mientras que los procesos reversibles mantienen el equilibrio durante toda la transformación, pudiendo ocurrir en ambos sentidos. Se analizan estos conceptos para comprender cómo funcionan los sistemas en la naturaleza y en situaciones idealizadas.

Takeaways

• 😀 Se comparan los procesos reversibles e irreversibles en termodinámica.
• 😀 La diferencia entre estados de no equilibrio (situaciones inestables) y estados de equilibrio (situaciones estables) es clave para entender los procesos.
• 😀 La primera foto muestra una situación inestable (un motorista en el aire), lo que representa un estado de no equilibrio.
• 😀 La segunda foto muestra un ascensor, cuyo estado no puede determinarse solo con una imagen, simbolizando un estado de equilibrio.
• 😀 Los estados de no equilibrio, como un gas con presión variable, tienden a estabilizarse con el tiempo.
• 😀 Un gas en un recipiente con presión desigual tenderá a equilibrar la presión a través de la difusión de las moléculas.
• 😀 Cuando dos sistemas a diferente temperatura están separados por una pared conductora de calor, tienden a igualar la temperatura, alcanzando un estado de equilibrio.
• 😀 Los procesos irreversibles son procesos espontáneos, en los que un sistema pasa de un estado de no equilibrio a uno de equilibrio.
• 😀 Los procesos reversibles son idealizados y se caracterizan por mantener el sistema en equilibrio constante durante toda la transformación.
• 😀 En un proceso irreversible, el gas pierde el equilibrio y evoluciona hacia un nuevo estado, pero no puede recorrer el mismo camino en sentido contrario.
• 😀 En un proceso reversible, como una expansión idealizada, el gas permanece en equilibrio y puede ir hacia adelante o hacia atrás sin perder estabilidad.

Q & A

¿Cuál es la diferencia principal entre los estados de equilibrio y los de no equilibrio en termodinámica?

Los estados de no equilibrio son situaciones inestables que no pueden mantenerse en el tiempo, como un gas con diferentes presiones en distintas zonas. En cambio, los estados de equilibrio son situaciones estables, donde las variables como la presión o la temperatura están uniformemente distribuidas, como en un gas perfectamente distribuido.

¿Por qué la foto del motorista en el aire se considera un ejemplo de una situación de no equilibrio?

La foto del motorista en el aire representa una situación inestable porque no se puede mantener en el tiempo. El motorista está en una posición transitoria, lo que indica que es una situación de no equilibrio.

¿Cómo se puede saber si un ascensor está en equilibrio solo a partir de una foto?

No se puede saber si un ascensor está subiendo, parado o en funcionamiento solo con una foto, ya que no hay ninguna señal visible que indique su estado dinámico. Esto refleja un estado de equilibrio, donde el sistema no cambia de manera observable.

¿Qué es un proceso irreversible en termodinámica?

Un proceso irreversible es un proceso espontáneo en el que el sistema evoluciona de un estado de no equilibrio a un estado de equilibrio, pero el camino hacia este equilibrio no puede recorrerse en sentido contrario de manera idéntica.

¿Qué implica que un proceso sea irreversible en cuanto a la capacidad de retroceder en el tiempo?

El término 'irreversible' en termodinámica no significa que el proceso no pueda regresar a su estado inicial, sino que el camino hacia el equilibrio no se puede seguir de la misma forma en sentido contrario.

¿Qué diferencia existe entre un proceso reversible e irreversible durante una expansión?

En una expansión irreversible, el gas pierde su equilibrio, y el proceso incluye turbulencias. En una expansión reversible, el gas se mantiene en equilibrio constante durante toda la transformación, lo que permite que el proceso ocurra en ambos sentidos.

¿Cómo se describe la evolución de un sistema en un proceso irreversible?

En un proceso irreversible, el sistema pasa de un estado de no equilibrio hacia un estado de equilibrio, pero durante esta transición ocurren cambios no controlados, como turbulencias, que impiden que el proceso se revierta en el mismo camino.

¿Por qué los procesos reversibles son considerados idealizados?

Los procesos reversibles son idealizados porque suponen que el sistema permanece en equilibrio durante toda la transformación. Esto permite que el proceso ocurra en ambos sentidos sin pérdida de energía o cambios en las variables termodinámicas.

¿Cuál es el concepto clave que define un proceso reversible?

El concepto clave de un proceso reversible es que el sistema está siempre en equilibrio durante todo el proceso, lo que permite que la transformación ocurra en ambos sentidos sin alteraciones.

¿Qué ejemplo del video ilustra una expansión irreversible de un gas?

El video muestra una expansión irreversible de un gas, donde el sistema pasa de un estado de equilibrio a un estado con turbulencias, lo que implica que el proceso solo puede avanzar en una dirección.