Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
probó finalmente la máquina sólo para certificar que funciona con baterías. No
obstante, esto no convenció al inventor de que su máquina no funcionará.
Las personas que proponen máquinas de movimiento perpetuo por lo
común tienen mentes innovadoras, pero carecen de capacitación en ingeniería
formal, lo cual es muy desafortunado. Nadie está exento de ser defraudado por
una máquina de movimiento perpetuo, sin embargo, como reza el refrán: “Si
algo suena demasiado bueno para ser verdad, es poco probable que lo sea.”
6-6 ■ PROCESOS REVERSIBLES E IRREVERSIBLES
La segunda ley de la termodinámica establece que ninguna máquina térmica
puede tener una eficiencia de 100 por ciento. Entonces cabe preguntar, ¿cuál
es la eficiencia más alta que pudiera tener una máquina térmica? Antes de
contestarla es necesario definir primero un proceso idealizado, llamado proceso
reversible.
Los procesos que se estudiaron al comienzo de este capítulo ocurrieron en
cierta dirección, y una vez ocurridos, no se pueden revertir por sí mismos de
forma espontánea y restablecer el sistema a su estado inicial. Por esta razón
se clasifican como procesos irreversibles. Una vez que se enfría una taza de
café, no se calentará al recuperar de los alrededores el calor que perdió. Si eso
fuera posible, tanto los alrededores como el sistema (café) volverían a su condición
original, y esto sería un proceso reversible.
Un proceso reversible se define como un proceso que se puede invertir sin
dejar ningún rastro en los alrededores (Fig. 6-30). Es decir, tanto el sistema
como los alrededores vuelven a sus estados iniciales una vez finalizado el proceso
inverso. Esto es posible sólo si el intercambio de calor y trabajo netos
entre el sistema y los alrededores es cero para el proceso combinado (original
e inverso). Los procesos que no son reversibles se denominan procesos irreversibles.
Se debe señalar que es posible volver un sistema a su estado original
siguiendo un proceso, sin importar si éste es reversible o irreversible. Pero
para procesos reversibles, esta restauración se hace sin dejar ningún cambio
neto en los alrededores, mientras que para procesos irreversibles los alrededores
normalmente hacen algún trabajo sobre el sistema, por lo tanto no vuelven
a su estado original.
Los procesos reversibles en realidad no ocurren en la naturaleza, sólo son
idealizaciones de procesos reales. Los reversibles se pueden aproximar mediante
dispositivos reales, pero nunca se pueden lograr; es decir, todos los procesos
que ocurren en la naturaleza son irreversibles. Entonces, quizá se pregunte por
qué 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.
En la vida diaria, el concepto de una “persona correcta” es también una
idealización, tal como el concepto de un proceso reversible (perfecto). Quienes
insisten en hallar a esa persona correcta para establecerse están condenados a
permanecer solos el resto de sus vidas. La posibilidad de hallar la pareja ideal
no es mayor que la de hallar un proceso perfecto (reversible). Del mismo modo,
una persona que insiste en tener amigos perfectos seguramente no tiene amigos.
Los ingenieros están interesados en procesos reversibles porque los dispositivos
que producen trabajo, como motores de automóviles y turbinas de gas
o vapor, entregan el máximo de trabajo, y los dispositivos que consumen traa)
Péndulo sin fricción
b) Expansión y compresión de
un gas en cuasiequilibrio
FIGURA 6-30
Dos procesos reversibles comunes.