Reversibilidad Termodinámica.

REVERSIBILIDAD TERMODINÁMICA

OBJETIVO

        Comprobar los procesos reversibles e irreversibles y demostrar el concepto de reversibilidad termodinámica empleando un sistema de fuerzas generadas en una balanza analítica.

GUÍA DE ESTUDIOS

1. Defina el concepto de fuerza.

La fuerza es una magnitud vectorial, la cual puede provocar que un objeto se deforme y/o se ponga en movimiento. Su unidad es el Newton (N) y se expresa como el producto de la masa por la aceleración (F=ma).

1. ¿Cómo se logra el equilibrio mecánico en un sistema donde actúan varias fuerzas?

La fuerza de oposición (Fo) debe ser contraria a la fuerza de acción (Fs), la fuerza resultante (Fr) será igual a 0 (Fr = Fs – Fo = 0).

1. Escriba la ecuación que define el trabajo termodinámico.

WT = F0 d cos[pic 1]

1. Defina trabajo producido y trabajo destruido en el entorno, ¿con qué signo aritmético identifica a cada uno?

El trabajo producido es cuando la masa del sistema (Ms) es mayor a la masa del entorno (Mo), con esto se generará una fuerza en el sistema mayor a la fuerza que se generará en el entorno, lo que provocará que la masa del entorno se eleve con respecto a la masa del sistema. Se identifica con signo positivo.

El trabajo destruido es cuando la fuerza del entorno es mayor a la fuerza del sistema, haciendo que se invierta el proceso del trabajo producido, ahora la masa del entorno actuará sobre la masa del sistema. Se identifica con signo negativo.

1. ¿En general, cuál es el orden de magnitud de un incremento o delta de fuerza ∆F y cuál el orden de magnitud de un diferencial de fuerza dF?

El delta fuerza es una cantidad finita, por lo cual el cambio se puede medir y observar con facilidad. El diferencial de fuerza es una cantidad infinitesimal, se necesita mucho tiempo para poder observar un cambio mínimo.

1. ¿Qué es un proceso reversible y cuáles son sus características?

En el proceso reversible la diferencia entre la masa del sistema y la masa del entorno es infinitesimalmente pequeña (Ms > Mo), se desplaza a una velocidad muy pequeña en un tiempo muy largo pero esto genera el máximo trabajo posible del proceso.

Características:

• Representa el trabajo máximo que se puede obtener.
• Se obtiene en un tiempo muy largo a una velocidad muy baja.

1. ¿Qué es un proceso irreversible y cuáles son sus características?

En un proceso irreversible la masa del entorno es pequeña en comparación con la masa del sistema, lo cual provoca que se obtenga una cantidad de trabajo muy pequeña en poco tiempo y a una velocidad muy grande.

Características:

• La masa del sistema puede elevar la masa del entorno.
• La diferencia de masas produce muy poco trabajo.

1. Explique porque las condiciones de equilibrio son parecidas a las condiciones reversibles.

En un sistema de equilibrio no se presentan cambios. En un sistema reversible se presenta un cambio muy pequeño en un tiempo muy grande, por lo que parecería que no hay cambios en el sistema (igual que en el sistema de equilibrio).

1. Explique ¿por qué la fricción es un factor que causa que un proceso sea irreversible?

Para que un proceso sea reversible éste no debe dejar ningún rastro en los alrededores, la fricción genera calor, la cual se transfiere a los alrededores del sistema haciendo que el proceso se vuelva irreversible.

1. ¿Cuál es la diferencia entre un ciclo reversible y uno irreversible?

En un ciclo reversible el sistema y el entorno vuelven a sus condiciones iniciales y solo ocurren procesos reversibles. En un ciclo irreversible el sistema regresa a sus condiciones iniciales y algún proceso es irreversible.

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