¿Qué significa "Un proceso reversible puede revertirse induciendo cambios infinitesimales en las condiciones externas"?

Inducir significa persuadir o provocar, en lugar de cambiar algo directamente. Ejemplos: induces a alguien a moverse persuadiéndolo o pinchándolo con un alfiler; induces un cambio de volumen aplicando presión externa; usted induce la carga para que venga de la Tierra a un conductor conectado a tierra acercando otra carga a él.

La forma en que se enmarca la declaración (... un proceso cuya dirección puede invertirse induciendo...), parece implicar que se requiere alguna agencia externa (incluso puede ser un observador consciente que toma la decisión de revertirlo) para hacer que el sistema retroceda en un proceso reversible que ha ejecutado. Pero un proceso reversible, que por definición no provoca un cambio de entropía del universo, no tiene una dirección única asociada. Esto significa que puede avanzar y retroceder por sí mismo sin preferencia por ninguna dirección. Esto parece contradecir nuestra capacidad para trazar un camino reversible en un diagrama termodinámico que muestre cómo un sistema sufre un cambio (reversible) de un estado a otro. Esta contradicción se desvanece cuando vemos un camino reversible como el límite de un proceso cuasiestático (ver Termodinámica de Callen).

Suponga que un sistema termodinámico cambia de estado de$1$a$2$, representados como dos puntos distintos en un diagrama termodinámico. Ahora debe tener en cuenta que solo los estados de equilibrio se pueden trazar en un diagrama termodinámico. Supongamos que al pasar del estado$1$a$2$, el sistema pasa por una cadena de estados de equilibrio intermedios,$p_1,p_2,...,p_n$, como sigue:$1\to p_1\to p_2\to ...\to p_n\to 2$. Entre dos estados de equilibrio consecutivos, el proceso es irreversible. Sin embargo, a medida que aumenta el número de puntos en la ruta de forma indefinida, es decir, en el límite$n\to\infty$, obtienes un camino continuo que no es más que un camino reversible que conecta los estados$1$y$2$. ^*

Ahora para tomar un sistema del estado$1$a$p_1$decir, los cuales son estados de equilibrio, es necesario que se relaje alguna restricción sobre el sistema. Para tomar un ejemplo concreto, considere la expansión reversible de un gas en una disposición de pistón-cilindro. La presión ambiental debe estar solo ligeramente por debajo de la presión del gas para que el gas se expanda solo una pequeña cantidad, generando así solo una pequeña cantidad de entropía. En el estado de equilibrio inicial, la presión ambiental era igual a la presión del gas, y esta restricción se relajó un poco (de lo contrario, el sistema no cambiaría de estado, sin tener en cuenta las fluctuaciones). Sin embargo, si se restablece esta restricción, es decir, si se aumenta la presión ambiental en una pequeña cantidad para que vuelva a su presión inicial, entonces el gas también volverá a su estado inicial. Por supuesto, este proceso también generará (una pequeña cantidad de) entropía,$p_1$se acerca al estado$1$arbitrariamente cerca, la entropía generada puede hacerse arbitrariamente pequeña (cuya afirmación también es cierta para el proceso directo). Esto es exactamente a lo que se refiere la declaración en el artículo de Wikipedia. Sin embargo, en lo que respecta al estado$1$no es idéntico al estado$p_1$, pero solo muy cerca, entonces es un proceso irreversible y, por lo tanto, requiere inducir (cuya palabra es solo un sustituto conveniente para "manipulación de restricciones en el sistema termodinámico en consideración").

^{* _{Está la cuestión de cómo se obtiene un continuo de puntos por un límite que en realidad te da un infinito contable; no se la respuesta}}

En este contexto, la palabra "inducir" parece significar "producirse desde afuera más que desde adentro". Es decir, hay algo en el entorno que hace que el sistema experimente un cambio (reversible).

En cierto modo, esto puede adoptarse como una definición alternativa o al menos como un criterio de irreversibilidad. Si los cambios son inducidos, existe la posibilidad de que sean reversibles. Si están ocurriendo espontáneamente dentro del propio sistema, son irreversibles. Cabe señalar que esta idea depende de la definición de un sistema, su alcance, etc.