Fuerzas disipativas y procesos reversibles

Un libro que tengo contiene las siguientes líneas:

Para que un proceso sea reversible, las fuerzas disipativas como la viscosidad y la fricción deben estar ausentes.

Mi pregunta es ¿por qué?

¿Podría ser que convertir la energía mecánica en calor no sea simplemente reversible? Por ejemplo, el péndulo funciona bien en teoría intercambiando energía posicional para moverse y retroceder, pero si lo intentas en el agua, ¿se detendría muy pronto, dejando el agua un poco más caliente?
Básicamente sí. Definitivamente tienes la idea correcta. Además de la disipación de energía mecánica, la irreversibilidad es causada por la transferencia de calor relacionada con gradientes de temperatura finitos dentro del sistema.

Respuestas (2)

Porque las fuerzas disipativas convierten parte del trabajo en calor. Si queremos tener un proceso reversible, debemos poder devolver el sistema y su entorno a sus estados iniciales sin ningún cambio en el universo . Para este propósito, debemos extraer calor del medio ambiente y convertir todo eso en trabajo y es imposible debido a la segunda ley de la termodinámica.

Si permite que se expanda un cilindro con un pistón donde hay fricción presente entre las paredes del cilindro y el pistón, parte del trabajo realizado se usa para vencer la fuerza de fricción (liberado como calor). Ahora bien, si suministra la misma cantidad de calor que se liberó como trabajo e intenta comprimir el pistón de nuevo a su estado original, parte del trabajo se libera nuevamente como calor y, por lo tanto, nunca podrá alcanzar el estado original sin cambiar el estado del alrededores.

En otras palabras, si sigues comprimiendo hasta alcanzar el estado inicial, habrás suministrado más calor mientras inviertes que lo que necesitó para llegar al estado expandido.

Esto sucede porque la fricción es una fuerza disipativa. Cualquiera que sea la dirección del movimiento del pistón, una parte del trabajo siempre se libera en forma de calor. Si el proceso fuera a ser reversible, la fuerza de fricción tendría que absorber calor del entorno y convertirlo en trabajo, pero sabemos que eso nunca sucede.