¿Se maximizaría la entropía en el equilibrio si no hubiera procesos irreversibles? [cerrado]

He leído esta pregunta , pero no responde a mi pregunta:

En un sistema aislado verdaderamente ideal (por ejemplo, un gas ideal), es muy posible que no haya un proceso irreversible tal que la producción neta de entropía sea cero. En tal caso, la entropía del sistema no cambiaría de su valor inicial. ¿Significa eso que el sistema no evolucionará hacia el equilibrio? ¿O hay otras razones que obligan al sistema a evolucionar hacia un equilibrio y maximizar la entropía?

¿Ha revisado los documentos que sugerí en la versión anterior de esta pregunta que eliminó? A saber, este y este (entre muchos, muchos otros).
@YvanVelenik Todavía no, pero gracias, los miraré
Yo no te entiendo. Explique cómo pasa de "es muy posible que no haya un proceso irreversible tal que la producción neta de entropía sea cero" a "la entropía del sistema no cambiaría de su valor inicial" cuando está aislada.
Si no hay procesos irreversibles entonces estás en equilibrio. Si estás en equilibrio, estás en máxima entropía.
@ user253751 alguna justificación para "Si no hay procesos irreversibles, entonces está en equilibrio. Si está en equilibrio", ¿o es solo su intuición? Ya sabes, en ciencia, a menos que justifiques lo que argumentas, no tiene sentido decir simplemente lo que piensas.
@hyportnex ya sabes, la entropía de un sistema cambia ya sea por el intercambio de calor con el medio ambiente o la producción de entropía por los procesos dentro del sistema. Lo primero no es posible ya que el sistema está aislado, y suponemos que lo segundo tampoco es posible ya que estamos hablando de un sistema ideal donde no hay fricción ni nada por el estilo.
Debe explicar en su publicación por qué la pregunta a la que se vinculó no responde a su pregunta. Para mí, sí, por lo que sería útil ver por qué esa publicación no es suficiente. De lo contrario, todavía marcaría como un duplicado.
@AaronStevens Porque todas las explicaciones se dan en términos de algunos ejemplos específicos; ¿sabemos realmente que la maximización de la entropía es un principio universal? o simplemente una característica común de los fenómenos cotidianos.
@onurcanbektas Bueno, esa es una pregunta completamente diferente. ¿A cuál piensas preguntar?
@AaronStevens No, son las mismas preguntas; una de ellas puede ser respondida a partir de la respuesta de la otra.
¡Ahora veo la fuente de tu confusión! La falta de procesos friccionales/viscosos no es suficiente para mantener la entropía constante en un sistema aislado, la entropía puede aumentar por cualquier irreversibilidad, por ejemplo, la expansión libre de un gas ideal en el espacio vacío. Como dijo Pippard la entropía de equilibrio no está asociada con el proceso sino con las restricciones existentes que mantienen el equilibrio; esto puede ayudarte: physics.stackexchange.com/questions/534173/…
@hyportnex "por ejemplo, la expansión libre de un gas ideal en el espacio vacío": ¿aumenta la entropía? ¿cómo?
Sin embargo, la expansión gratuita @hyportnex es irreversible
@Aaron_Stevens sí, por supuesto, ese es solo el punto, de lo contrario, la entropía no aumentaría; primero, el gas (ideal) estaba en un volumen pequeño: una restricción, una entropía; luego se perfora un agujero en la pared y ahora el gas ocupa un volumen mayor diferente, tenemos otra restricción y otra entropía pero mayor. Entre los dos equilibrios, la única diferencia está en el agujero en la pared que es la restricción.

Respuestas (1)

Después de leer su publicación varias veces y leer los diversos comentarios de otros, así como sus respuestas, creo que la pregunta de si la entropía de un sistema "verdaderamente" aislado se maximiza o no depende del papel que las restricciones internas del sistema jugar para prevenir la iniciación de procesos irreversibles dentro de un sistema aislado. Aquí están mis pensamientos.

Supongamos que tiene un sistema que consta de un gas ideal de un solo componente contenido en una cámara rígida perfectamente aislada térmicamente. Las paredes rígidas aisladas de la cámara forman el límite entre el sistema y los alrededores. Por lo que el sistema (gas ideal) se considera aislado.

Ahora dentro de nuestro sistema aislado hay una partición fija que divide el gas en dos volúmenes iguales. Estipulemos que la temperatura y la presión del gas en un lado de la partición sea la misma que en el otro. Entonces diríamos que los gases a cada lado del tabique están en equilibrio térmico y mecánico entre sí, y que nuestro sistema aislado está internamente en equilibrio. Además, si la partición se quitara de alguna manera con cuidado para que el acto de quitarla no "perturbara" el sistema, el sistema aún estaría en equilibrio térmico y mecánico. En otras palabras, la partición es irrelevante y la entropía del sistema ya está maximizada.

Ahora en cambio digamos que la temperatura del gas en el lado izquierdo del tabique fijo es mayor que en el lado derecho y que nuestro tabique está perfectamente aislado térmicamente y fijado en su lugar. Como los volúmenes son iguales, la presión en el lado izquierdo también es más alta que en el lado derecho. Entonces preguntamos una vez más, ¿nuestro sistema está internamente en equilibrio térmico y mecánico? ¿Está "maximizada" la entropía de nuestro sistema?

Para que el gas en el lado izquierdo y derecho esté en equilibrio térmico, para obedecer la ley cero, no tendría que haber un flujo de calor neto si la partición fuera permeable al calor. En nuestro caso, sin embargo, no hay flujo de calor porquela partición no es permeable al calor. De manera similar, para que el gas en el lado izquierdo y derecho esté en equilibrio mecánico, si la partición no estuviera fija en su lugar, el gas de mayor presión en el lado izquierdo no haría ningún trabajo comprimiendo el gas en el lado derecho. Ese tampoco sería el caso. En resumen, si la partición no estuviera térmicamente aislada ni fijada, habría transferencia de calor y/o trabajo interno al sistema. Además, los procesos serían irreversibles, porque el calor no fluirá espontáneamente desde el lado derecho hacia el izquierdo, y el gas de la derecha no realizará espontáneamente el trabajo de comprimir el gas de la izquierda para devolver el sistema a su estado original. Sería necesaria la intervención del entorno, que a su vez dejará el entorno cambiado.

Aunque técnicamente el sistema no está internamente en equilibrio térmico o mecánico, mientras la restricción permanezca en su lugar, no pueden tener lugar procesos irreversibles ni producir entropía. Pero confiamos en la restricción interna para evitar que se produzcan procesos irreversibles. También podríamos preguntar, si es posible alterar las características de la restricción, ¿está el sistema verdaderamente aislado? ¿Hay algún sistema verdaderamente aislado?

Como alimento para el pensamiento, espero que esto ayude.

Muchas gracias, eso realmente ayudó
Por cierto, solo quiero señalar que, cuando hay una pared inamovible aislada térmicamente entre la izquierda y la derecha, independientemente de las temperaturas de los compartimentos, todo el sistema está en equilibrio, porque dadas las condiciones, ese sistema no cambia su estado a medida que pasa el tiempo. El hecho de que básicamente está cambiando el sistema en sí al quitar la pared (o permitir que sea térmicamente transparente), por lo tanto, cambia el estado de equilibrio.
@onurcanbektas No estoy en desacuerdo contigo, solo quería mostrar que hay sutilezas involucradas. Técnicamente, según la ley Zeroth, los gases a diferentes temperaturas en cada lado de la calle divisoria no están en equilibrio térmico entre sí porque si la partición fuera permeable al calor, habría transferencia de energía. Por otro lado, dado que las cosas no cambian en nuestro sistema aislado que consta de ambos lados y la partición, el sistema está en equilibrio. Realmente depende de cómo se defina el sistema.
¿Se maximizaría la entropía en el equilibrio si no hubiera procesos irreversibles? [cerrado]
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v