Proceso cuasistático

En termodinámica, un proceso cuasiestático (también conocido como cuasi-equilibrio, del latín quasi, que significa «como si»), es un proceso termodinámico que ocurre lo suficientemente lento como para que el sistema permanezca en equilibrio interno. Un ejemplo de esto es la compresión cuasiestática, donde el volumen de un sistema cambia a una velocidad lo suficientemente lenta como para permitir que la presión permanezca uniforme y constante en todo el sistema. Tal proceso es una sucesión de estados de equilibrio, y la lentitud infinita es su rasgo característico.

Solo en un proceso cuasiestático podemos definir cantidades intensivas (como presión, temperatura, volumen específico, entropía específica) del sistema en cada instante durante todo el proceso; de lo contrario, como no se establece un equilibrio interno, diferentes partes del sistema tendrían valores diferentes de estas cantidades.

Cualquier proceso reversible es cuasiestático. Sin embargo, los procesos cuasiestáticos que implican la producción de entropía no son reversibles. Un ejemplo de un proceso cuasiestático que no es reversible es una compresión contra un sistema con un pistón sujeto a fricción; aunque el sistema siempre está en equilibrio térmico, la fricción garantiza la generación de entropía disipativa, que va directamente en contra de la definición de reversible. Alternativamente, se puede decir que la fricción generaría calor y entropía disipativa solo si el movimiento del pistón no fuera infinitamente lento. Un ejemplo notable de un proceso que ni siquiera es cuasiestático es el intercambio de calor lento entre dos cuerpos a dos temperaturas finitamente diferentes, donde la tasa de intercambio de calor está controlada por una partición aproximadamente adiabática entre los dos cuerpos; en este caso, no importa cuán lento se lleve a cabo el proceso, los estados del sistema compuesto que consiste en los dos cuerpos están lejos del equilibrio, ya que el equilibrio térmico para este sistema compuesto requiere que los dos cuerpos estén a la misma temperatura.

Existe cierta ambigüedad en la literatura sobre la distinción entre procesos cuasiestáticos y reversibles, ya que a veces se toman como sinónimos. La razón es el teorema de que cualquier proceso reversible es también cuasiestático, aunque (como hemos ilustrado anteriormente) lo contrario no es cierto. En situaciones prácticas, es esencial diferenciar entre los dos: cualquier ingeniero recordaría incluir la fricción al calcular la generación de entropía disipativa, por lo que no hay procesos reversibles en la práctica. La definición dada anteriormente está más cerca de la comprensión intuitiva de la palabra «cuasi» (como si) «estática» y sigue siendo técnicamente diferente de los procesos reversibles.

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