El concepto de irreversibilidad

1. Trabajo máximo, Trabajo reversible

En una transformación isotérmica se cumple que Q = W, puesto que ΔU = 0. Esto significa que en una transformación isotérmica toda la energía que el sistema puede intercambiar en forma de calor, se transforma en trabajo.

Si la transformación además de isotérmica es reversible, el trabajo realizado por el sistema será el máximo posible entre los estados iniciales y final de la transformación.

La condición de reversibilidad es necesaria puesto que si la presión exterior fuera apreciablemente menor, (en lugar de infinitesimalmente menor) que la presión del gas, el trabajo de expansión sería también menor.

El máximo trabajo se consigue entonces cuando en la transformación la presión exterior y del gas son iguales (transformación reversible) y cuando la temperatura permanece constante (transformación isotérmica). Cuando un proceso isotérmico se realiza irreversiblemente, el trabajo realizado es siempre menor, para el mismo incremento de volumen, que cuando se realiza reversiblemente.

El proceso es reversible tenemos que:

2. Irreversibilidad

El concepto de irreversibilidad se aplica a aquellos procesos que, como la entropía, no son reversibles en el tiempo. Desde esta perspectiva termodinámica, todos los procesos naturales son irreversibles. El fenómeno de la irreversibilidad resulta del hecho de que si un sistema termodinámico de moléculas interactivas es trasladado de un estado termodinámico a otro, ello dará como resultado que la configuración o distribución de átomos y moléculas en el seno de dicho sistema variará.

3.Disponibilidad de energia exergia

Toda la reserva de energía acumulada, permite determinar el potencial de trabajo útil de una determinada cantidad de energía que se puede alcanzar por la interacción espontánea entre un sistema y su entorno

4. Disminución de exergia y exergia destruida

El principio de disminución de la exergía sostiene que la exergía de un sistema aislado (recuerde que ni calor, ni trabajo, ni masa pueden cruzar sus fronteras) durante un proceso siempre decrece o , en el caso límite de un proceso reversible, permanece constante. Esto se expresa así

Las irreversibilidades como la fricción, las reacciones químicas, la transferencia de calor debida una diferencia finita de temperaturas, la expansión libre, las mezclas, siempre generan entropía, en consecuencia siempre se destruye la exergía. Por ello la exergía destruida en proporcional a la entropía generada, así:

5. Balance de Exergia

El cambio de exergía de un sistema durante un proceso es igual a la diferencia entre la transferencia neta de exergía a través de la frontera del sistema y la exergía destruida

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