irreversibilidad en la termodinamica

1. REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO PARA EL PODER POPULAR Y LA EDUCACION
UNIVERSIDAD FERMIN TORO
FACULTAD DE INGENERIA
IRREVERSIVILIDAD EN LA TERMODINAMICA
INTEGRANTES:
JEAN C. PEÑALOZA C.I:21298566
LUIS E. GUTIERREZ C.I: 26120613
PROFESOR: FRANCISCO J. VARGAS
BARQUISIMETO EDO, LARA 4 DE FEBRERO DEL 2017

2. IRREVERSIBILIDAD
En termodinámica, 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. Cierta cantidad de "energía de transformación" se activará cuando las moléculas del "cuerpo de trabajo"
interaccionen entre sí al cambiar de un estado a otro. Durante esta transformación, habrá cierta pérdida o disipación
de energía calorífica, atribuible al rozamiento intermolecular y a las colisiones.
Lo importante es que dicha energía no será recuperable si el proceso se invierte.

4. Este se aplica en 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.

5. Absoluto contra reversibilidad estadística
La termodinámica define el comportamiento estadístico de muchas entidades, cuyo exacto
comportamiento es dado por leyes más específicas. Debido a que las leyes fundamentales de la física son
en todo momento reversibles, puede argumentarse que la irreversibilidad de la termodinámica debe
presentarse estadísticamente en la naturaleza, es decir, que debe simplemente ser muy improbable, pero
no imposible, que la entropía disminuya con el tiempo en un sistema dado.

6. Sistemas complejos
Sin embargo, aun en el caso de que los físicos afirmen que todo proceso es irreversible en cierto sentido, la diferencia
entre los eventos reversibles e irreversibles tiene valor explicativo, si son considerados los sistemas más complejos,
como organismos vivos, especies o ecosistemas.
De acuerdo con los biólogos Humberto Maturana y Francisco Varela, los seres vivos se caracterizan por la autopoiesis,
que permite su existencia en el tiempo.
Formas más primitivas de sistemas auto organizados han sido descritas por el físico y químico belga Ilya Prigogine. En
el contexto de sistemas complejos, los eventos que resultan al final de ciertos procesos auto organizativos, como la
muerte, la extinción de una especie o el colapso de un sistema meteorológico, pueden ser considerados irreversibles

7. Incluso si desarrollamos un clon con el mismo principio organizativo (por ejemplo, idéntica estructura de ADN), esto no quiere
decir que el viejo sistema volviese a reproducirse. Los eventos a los que pueden adaptarse las capacidades de auto organización
de los organismos, especies u otros sistemas complejos, de la misma manera que lesiones menores o cambios en el ambiente
físico, son reversibles. Principios ecológicos como la sostenibilidad y el principio de precaución pueden ser definidos con
referencia al concepto de reversibilidad.
Con todo, la postura de Ilya Prigogine sobre la irreversibilidad y la entropía varía con respecto a la de la física tradicional. En
su conferencia El nacimiento del tiempo (Roma, 1987), el científico sostuvo:
La entropía contiene siempre dos elementos dialécticos: un elemento creador de desorden, pero también un elemento creador de
orden. (...) Vemos, pues, que la inestabilidad, las fluctuaciones y la irreversibilidad desempeñan un papel en todos los niveles de
la naturaleza: químico, ecológico, climatológico, biológico -con la formación de biomoléculas-, y finalmente cosmológico.

8. Otras acepciones
El término irreversibilidad se emplea además en otros campos de las ciencias y el conocimiento, como la
economía, el derecho y la medicina.
En medicina, por ejemplo, designa a ciertos procesos degenerativos o dolencias incurables: "Sufre un
coma irreversible."
En el plano psicológico, las grandes desgracias y sufrimientos que aquejan al ser humano (la pérdida de
seres queridos, las quiebras y reveses económicos, las grandes derrotas militares...) no lo son, en gran
medida, sino por ser interpretados como irreversibles. La propia muerte es el hecho irreversible por
antonomasia.

9. ¿POR QUÉ ESTUDIAR TERMODINÁMICA IRREVERSIBLE?
La respuesta no podría ser más sencilla y concluyente: la mayor parte de los procesos fisicoquímicos habituales son procesos
irreversibles.
En realidad, esta afirmación es una consecuencia de nuestro bien amado segundo principio de termodinámica.
El estudio de los fenómenos irreversibles ha formado siempre parte integrante de la Termodinámica. Ya en 1854 Thomson
(Lord Kelvin)discutió los fenómenos termoeléctricos, incluidos hoy entre los estudiados propiamente con los métodos de la
termodinámica de los fenómenos irreversibles. Pero, a pesar de que en 1931, Onsager formuló su teorema, fundamental en la
aproximación lineal de las transformaciones irreversibles, la Termodinámica irreversible suscitó un interés limitado. Sin
embargo, últimamente ha emergido y científicos de muy diversas disciplinas, como físicos, biólogos, ingenieros, matemáticos,
son hoy los forjadores del desarrollo actual de esta área tan interesante. Incluso economistas, sociólogos meteorólogos han
encontrado modelos de trabajo en los ya estudiado por la Termodinámica.
El progreso más grande observado en Termodinámica desde el primer tercio de este siglo se halla en la extensión de los
métodos macroscópicos a tales procesos. La importancia de tal desarrollo se explica por la complejidad de los procesos
irreversibles a escala molecular, lo que ha impedido la formulación de una teoría estadística, salvo en el caso de los gases.
Sin embargo, incluso disponiendo de una teoría detallada, la Termodinámica de los procesos irreversibles conservará una
importancia considerable, comparable a la de la Termodinámica de equilibrio, a fin de distinguir entre los resultados
aquellos que dependen de las hipótesis microscópicas particulares (por ejemplo, las hipótesis sobre las interacciones
moleculares), de aquellos que son de validez general.
Para hacernos idea de la importancia del estudio de la Termodinámica irreversible saber que el intercambio continuo de
materia de los ácidos nucleicos contenidos en las células vivas con el medio que les rodea o el flujo de energía que se origina
en el Sol y las estrellas y que impide a nuestra atmósfera alcanzar un estado de equilibrio termodinámico, pertenecen a este
campo.

10. LOS PROCESOS NATURALES
Es sabido por todos que un sistema en equilibrio termodinámico ha de estar en:
 equilibrio mecánico, si no existen fuerzas desequilibradas actuando sobre parte o todo el sistema;
 equilibrio térmico, cuando no hay diferencias de temperatura entre partes del sistema o entre el sistema y su entorno; y el entorno.
 equilibrio químico, si no tiene lugar ninguna reacción química dentro del sistema ni existe movimiento de componente alguno de una
parte del sistema a otra.
Si modificamos alguna variable tal que alejamos el sistema del equilibrio, éste evolucionará hasta alcanzar de nuevo una situación de
equilibrio. Veamos esta evolución cuando son procesos irreversibles:
ISOTÉRMICA
EXTERNA
ADIABÁTICA
MECÁNICA
IRRREVERSIBILIDAD INTERNA
TÉRMICA
QUÍMICA

11. SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA PARA PROCESOS IRREVERSIBLES
La entropía, como dice Thirring (1994), es algo irreal, espiritual, pero que domina al mundo. Yo la asemejaría a una
enigmática y bella doncella del siglo XVIII, que siempre iría con una capa con capucha para impedir contemplar su
bello rostro, que nadie de su ciudad conocería sobre su pasado o sus actividades pero que todos estarían dominados
bajo su seductora existencia, los pocos habrían mantenido algún saludo con ella, pero tan sólo algunos valientes
caballeros habrían conseguido conocerla (en el sentido bíblico de la palabra).
Pretendemos estudiar ahora, cómo varía la entropía durante un proceso irreversible.
Para ello imaginemos dos estados de equilibrio de un sistema, 1 y 2. De uno a otro podemos pasar por un proceso
reversible, en el que en cada instante estamos en una situación de equilibrio y podemos representarlo en un diagrama
de dos variables Termodinámicas; o irreversible, el cual se representa en la figura 3 por líneas quebradas significando
que tal proceso no puede ser representado por ningún diagrama.

12. PROCESO REVERSIBLE E IRREVERSIBLE

13. EJEMPLO:
sea un sistema formado por un recipiente con agua en equilibrio térmico con hielo a 1 atm de presión. El sistema estará a 0.00°C.
Supongamos que el conjunto se encuentra rodeado por un baño térmico a +0.01°C. Sabemos que el hielo se irá derritiendo
progresivamente, pasando a ser agua líquida. Si ahora cambiamos la temperatura exterior a -0.01°C, el hielo volverá a crecer, a costa de la
congelación de agua. Hemos invertido el proceso mediante un cambio infinitesimal del entorno y el proceso es reversible.
Si en cambio el baño exterior está a 20.01°C sabemos que el hielo se derretirá. Si ahora pasamos la temperatura exterior a 19.99°C el hielo
se seguirá derritiendo, por lo que no se invierte el proceso. Este proceso es irreversible.
Más en general, siempre que tengamos una diferencia finita de temperaturas entre un sistema y su entorno o entre diferentes partes de un
sistema, tendremos un proceso irreversible.
Un razonamiento análogo se puede hacer analizando la expansión de un gas frente a una presión exterior. Si hay una diferencia finita de
presiones es irreversible, si la diferencia es infinitesimal será reversible.
Todos los procesos reales son irreversibles, si bien existen procesos más o menos ideales, que se acercan a la reversibilidad. Los procesos
reversibles permiten establecer además criterios de máximos o mínimos para los procesos reales. Por ejemplo, el máximo rendimiento de
una máquina térmica se obtiene si esta opera reversiblemente.
Existen numerosas causas de irreversibilidad, mecánicas, térmicas, químicas,… A su vez, pueden ser externas o internas.