Proceso reversible (termodinámica)

Los procesos termodinámicos se pueden llevar a cabo de una de dos maneras: reversible o irreversible. Reversibilidad significa que la reacción opera continuamente en cuasiequibrio. En un proceso termodinámicamente reversible ideal, la energía del trabajo realizado por o en el sistema se maximizaría, y la del calor sería cero. Sin embargo, el calor no se puede convertir completamente en trabajo y siempre se perderá hasta cierto punto (en el entorno). (Esto es cierto solo en el caso de un ciclo. En el caso de un proceso ideal, el calor se puede convertir completamente en trabajo, por ejemplo, expansión isotérmica de un gas ideal en una disposición de pistón–cilindro. El fenómeno de trabajo maximizado y calor minimizado se puede visualizar en un gráfico de presión–volumen como el área debajo de la curva de equilibrio, que representa el trabajo realizado. Para maximizar el trabajo, uno debe seguir la curva de equilibrio con precisión.

Los procesos irreversibles, por otro lado, son el resultado de alejarse de la curva, lo que disminuye la cantidad de trabajo total realizado; un proceso irreversible se puede describir como un proceso termodinámico que se aparta del equilibrio. La irreversibilidad se define como la diferencia entre el trabajo reversible y el trabajo real para un proceso. Cuando se describe en términos de presión y volumen, ocurre cuando la presión (o el volumen) de un sistema cambia tan dramática e instantáneamente que el volumen (o la presión) no tiene tiempo para alcanzar el equilibrio. Un ejemplo clásico de irreversibilidad es permitir que un cierto volumen de gas se libere en el vacío. Al liberar presión sobre una muestra y permitir que ocupe un gran espacio, el sistema y el entorno no están en equilibrio durante el proceso de expansión y se hace poco trabajo. Sin embargo, se requerirá un trabajo significativo, con una cantidad correspondiente de energía disipada como flujo de calor al medio ambiente, para revertir el proceso (comprimiendo el gas a su volumen y temperatura originales).

Una definición alternativa de un proceso reversible es un proceso que, después de que ha tenido lugar, se puede revertir y, cuando se invierte, devuelve el sistema y su entorno a sus estados iniciales. En términos termodinámicos, un proceso «que tiene lugar» se referiría a su transición de un estado a otro.