Primero, comprendamos qué entendemos por proceso termodinámico reversible.
Considere un sistema de cilindro y pistón lleno de gas. Supongamos que este sistema de gas se encuentra en un estado de equilibrio termodinámico, en el que su presión, volumen y temperatura son P, V y T, respectivamente. Supongamos también que queremos tomar este sistema a temperatura constante T en algún estado final de equilibrio termodinámico f en el que su volumen se convierte en la mitad (V / 2).
Para este propósito podemos pensar en la siguiente serie de procesos infinitamente lentos. Disminuimos el volumen de gas en una cantidad extremadamente pequeña muy lentamente. Cuando lo hagamos, se producirá un desequilibrio momentáneo (una turbulencia) y la temperatura del sistema también aumentará ligeramente. Pero, dado que el proceso es lo suficientemente lento, el calor producido fluirá hacia el exterior y se establecerá la temperatura original. Con esto, el sistema volverá al estado de equilibrio. Podemos llevar a cabo dichos procesos hasta que el volumen del gas se reduzca a la mitad. Tenga en cuenta que en todos los estados intermedios el sistema está en equilibrio termodinámico y la temperatura también es constante igual a T.
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Por lo tanto, podemos decir que en cada etapa de reducción de volumen, el sistema pasa por estados de equilibrio. El proceso que avanza se llama proceso cuasiestático.
Ahora podemos pensar en revertir este proceso. En este proceso inverso, aumentamos el volumen en infinitas cantidades pequeñas, variamos lentamente y permitimos que cese la turbulencia y que la temperatura se convierta en T al absorber el calor del entorno. Entonces el sistema volverá a estar en equilibrio. Al llevar a cabo tales series de procesos, podemos devolver el sistema al estado inicial i desde el estado final f. Mientras regresamos de f a i, hicimos que el sistema pasara por todos los estados intermedios de equilibrio que estaban allí mientras pasaba de i tof. También suponemos que cuando el sistema vuelve al estado inicial, el entorno también vuelve a su estado original.
Debemos recordar que en la presente ilustración hemos considerado un proceso isotérmico reversible. Asumimos que el pistón se mueve sin fricción. Hemos ignorado la pérdida de calor por cualquier otro medio, lo que sea, durante el proceso. La ausencia de cualquier fricción y cualquier factor que cause la pérdida de energía representa una situación altamente idealizada que no se puede lograr en la práctica. Por lo tanto, ningún proceso natural es reversible. Sin embargo, para fines académicos, podemos asumir que el proceso es tan reversible como lo hacemos, por ejemplo, en el estudio del ciclo de Carnot.
Para el proceso reversible, el cambio en la entropía de (sistema + entorno) es cero.