Procesos reversibles en los que no se alcanza el equilibrio mecánico o térmico

La definición de un proceso termodinámico reversible requiere en cualquier instante el equilibrio mecánico (iguales presiones) y el equilibrio térmico (iguales temperaturas) del sistema en un procesador cuasiestático.

Pero hay casos de procesos en los que no se puede alcanzar uno de los dos tipos de equilibrio.

¿Pueden estos procesos considerarse "reversibles" de todos modos?

pongo dos ejemplos

  1. Proceso cuasi-estático en un tanque completamente adiabático con dos gases diferentes a diferentes temperaturas: el equilibrio mecánico siempre está presente, pero el equilibrio térmico (entre los dos gases) no necesariamente se alcanza.ingrese la descripción de la imagen aquí
  1. Proceso cuasi-estático isocórico de un gas en tanque rígido y diatérmico: equilibrio térmico siempre presente, pero equilibrio mecánico (entre el gas y el ambiente) no necesariamente alcanzado.

ingrese la descripción de la imagen aquí

La pared interna del primer ejemplo es diatérmica, ¿verdad? ¿Qué proceso está ocurriendo en el segundo ejemplo? Como el tanque es rígido y con paredes diatérmicas, no veo evolución.
@Diracology No, también es adiabático. Hablo de un proceso genérico, por ejemplo se le aporta trabajo o calor a los sistemas y el caso es que por lo que veo no se llega al equilibrio térmico (en el primero) y mecánico (en el segundo)
Pero si las paredes son todas adiabáticas, los sistemas no intercambian calor.
@Diracology Sí, lo siento, quise decir que el trabajo (y no el calor) se intercambia con el sistema 1. por ejemplo, moviendo la pared interna, y el calor (sin trabajo) se intercambia con 2. por ejemplo con una resistencia eléctrica disipando potencia dentro de la caja
Creo que estás pensando en el problema del "pistón adiabático". Tiene una literatura enorme, solo busque en google.com/?gws_rd=ssl#q=adiabatic+piston+problem y ¡disfrútelo!

Respuestas (2)

Depende de lo que consideres que es el sistema . Si el sistema es el contenedor completo, entonces no hay operaciones termodinámicas, cuasiestáticas o no, sobre el sistema por parte del entorno externo. Y como dijiste, el sistema no está en equilibrio térmico.

Si hablas de operaciones termodinámicas necesitas definir un sistema y un entorno, en este caso una de las subpartes será el sistema y la otra el entorno. En su ejemplo, el proceso cuasiestático es reversible y el sistema (el gas de su elección) está en equilibrio termodinámico a lo largo del proceso.

Ok, probablemente me perdí este punto, pero en 1. si elijo como sistema la caja entera (tanto las partes como los dos gases), y como ambiente el espacio externo (digamos a temperatura T 0 ), entonces la pared del medio se mueve intercambiando trabajo de forma casi estática , las temperaturas de los dos gases en cualquier estado de equilibrio serían diferentes entre sí y diferirían de T 0 , eso es T 1 ≠ T 2 ≠ T 0 en cualquier estado intermedio del proceso (¿reversible?). ¿Este escenario sería bueno para mi duda?
sí, estoy de acuerdo en que las temperaturas diferirán, todo el sistema no alcanzará el equilibrio termodinámico porque la temperatura no es uniforme, y permanecerá así incluso hasta que la pared finalmente se vuelva no adiabática (que es una buena aproximación para procesos cortos pero no si espera el tiempo suficiente en un sistema físico real.

Un proceso reversible se caracteriza por una secuencia continua de estados de equilibrio termodinámico para cualquier sistema que esté considerando. Entonces, para que su sistema experimente un proceso reversible, su presión y temperatura deben diferir solo ligeramente de las de su entorno durante todo el proceso. Y no puede haber variaciones espaciales de temperatura o presión dentro del sistema durante el proceso (a menos que estas diferentes partes del sistema estén aisladas entre sí tanto térmica como mecánicamente durante todo el proceso).

¡Gracias por esta respuesta clara y completa! Hay una cosa que no entendí completamente: ¿se requiere que el equilibrio termodinámico esté dentro del sistema o entre el sistema y el medio ambiente o ambos? Hasta donde sé, el sistema debe estar en equilibrio y también debe estar en equilibrio con el medio ambiente, ¿es eso posiblemente correcto?
Si el sistema experimenta un proceso reversible, el propio sistema tiene que pasar por una secuencia continua de estados de equilibrio termodinámico. Pero el entorno no tiene por qué. Por ejemplo, si aplica manualmente una compresión adiabática gradual de un gas, el sistema (compuesto por el gas) experimenta un proceso reversible, pero su cuerpo, que tiene todo tipo de irreversibilidades termodinámicas asociadas, no experimenta un proceso irreversible. proceso.
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