Procesos cuasiestáticos y reversibles

en el último vídeo estábamos hablando acerca de los macro estados y dejamos esta situación donde teníamos digamos una lata o este cilindro y teníamos un techo que se podía mover y les llamamos pistón de hecho el pistón estaba mantenido debido a la presión del gas contenido y además porque aplicamos una presión o una fuerza desde arriba gracias a una piedra verdad arriba de la piedra había vacío así que esencialmente aquí había una presión aplicada tanto por las partículas como por el peso de la roca y bueno si no teníamos ese peso entonces el techo o el pistón se iba a salir volando verdad indefinidamente porque no tendríamos una presión y esto debido al vacío pero bueno como tenemos esta fuerza entonces llegábamos a cierto punto de equilibrio aquí y el hilo grafica vamos en este diagrama de presión volumen déjenme ponerlo aquí como en magenta ese es nuestro estado uno este estado uno que estoy marcando aquí y entonces en el último vídeo simplemente lavamos la mitad de este bloqueo de esta piedra la evapora vamos y la fuerza que se aplicaba se reducía a la mitad verdad así que el gas lo iba a empujar hacia arriba y esto ocurría tan rápido que de repente el gas lo empuja hacia arriba e inmediatamente empieza a tener una menor presión debido a que las moléculas empiezan a aventar hacia arriba el pistón y él iba a tomar cierto tiempo esencialmente el gas iba a empujar el pistón y luego iba a ir oscilando hacia arriba y hacia abajo un poquito hasta que llegábamos eventualmente a otro a otro estado de equilibrio verdad y tendríamos probablemente una menor presión definitivamente tendríamos más volumen pero bueno ya no quiero hablar mucho más de eso vamos a a bueno tenemos este nuevo estado 2 verdad y nuestros macro estados presión y volumen están definidos en un nuevo equilibrio verdad así que me pregunte en el último vídeo era cómo llegamos a este nuevo punto es decir hay alguna historia definida que vaya del estado uno donde la presión y el volumen están bien definidos porque el sistema está en equilibrio termodinámica y la respuesta era que no podíamos encontrar esta trayectoria porque entre estos dos estados todo se rompe de verdad tenía distintas temperaturas en distintos puntos del sistema podría tener distinta presión en algunas zonas del cilindro el volumen y va fluctuando de mont de momento a otro así que justo de hecho aquí había escrito fuera del equilibrio que no podemos definir estas macro variables o estos macro estados verdad así que no hay una trayectoria que podríamos decir que que nos lleve del estado uno al estado dos así que déjenme ya que lo borré tenemos cierto tipo de equilibrio en el estado 1 movíamos la mitad de la piedra la presión bajaba y entonces el volumen aumentaba la temperatura también variaba verdad pero bueno llegamos a un segundo punto de equilibrio y estuvo muy bonito y todo pero no sería agradable que hubiera alguna otra forma digamos de ir del punto 1 del estado 1 al estado 2 que pudiéramos desarrollar un experimento pequeño con la roca de alguna forma distinta de tal suerte que todo esto no ocurriera y quizás en cada punto entre estos dos estados estuvieran bien definidas nuestras dos macro estados verdad y recuerden lo que son las macro variables son los macro estados que son presión temperatura y volumen hay otros pero bueno solo estos están los estoy definiendo en términos del equilibrio termodinámico verdad y eso significa que hemos llegado a un punto de estabilidad por ejemplo que la temperatura es constante a lo largo de todo el sistema verdad no es no es constante si por ejemplo a lo mejor en esta sección de amarillo o que está tienen temperaturas distintas verdad entonces es distinta la temperatura en distintos puntos entonces no está bien bien definido lo mismo para la presión o el volumen porque el volumen también podría estar fluctuando verdad pero si se desarrollara digamos el mismo experimento digamos el mismo proceso déjenme déjenme dibujarlo otra vez tengo mi cilindro y en vez de empezar con una roca o una roca grande déjenme déjenme dibujar aquí mi pistón justo hasta arriba de este digamos de este techo móvil del de la lata y tenemos nuestro gas ahí dentro y además qué pasaría si en vez de empezar con una roca pesada digamos que pongo un buen de granitos o de no sé canicas o que sea quizás del mismo material de la misma roca ok de la misma cantidad pero distribuido como en pedacitos super super super chiquitos digamos en granitos de arena y en vez de desaparecer de la nada la mitad de esta arena digamos como hice con la roca y el que hace que inmediatamente se cambia el estado uno empiece a fluctuar y estemos en un estado de no equilibrio en vez de eso déjenme ir quitando poco a poco esto es digamos un granito de arena en cada momento sale entonces si quito un granito de arena y después digamos si si tomo un una cantidad de peso infinitesimal entonces este pistón se va a mover casi nada no déjenme copiar y pegar ok entonces ahora ahora si quitamos un granito de arena ok va a ser tantito menos pesado entonces la presión se va a mover muy poco y mi pistón vamos a ver cómo se ve esto se habrá movido de gm de borrar esta parte y se moverá un un line un infinitésimo y eso significa una cantidad infinitamente pequeña verdad quizás se movió tantito y entonces no tendríamos este cambio tan brusco en el sistema que tuvimos en la vez pasada por supuesto aquí al quitar un granito de arena estrictamente pues si genera unos cambios muy bruscos en algún sentido pero pero quiero que se entienda la idea de que quitamos un peso muy pequeño así que la presión simplemente se movió muy poco un infinitésimo de digamos y aquí la clave para tratar de hacer este tipo de incrementos es que en este sistema es mucho muy cerca al equilibrio este nuevo sistema es verdad justamente de haber quitado después un granito de arena alcanzamos casi inmediatamente el equilibrio verdad todo lo que estábamos haciendo de hecho lo vamos a repetirlo una y otra vez vamos a seguir dibujando esto digamos que removemos otro granito de arena baja y este este granito es infinitamente pequeño ahora nuestro pistón se va a mover tantito hacia arriba ok recuerden que solo estamos quitando un granito de arena y después mi volumen del gas incrementa también un poquito la presión baja un poco y nos hemos movido a este punto digamos lo que estoy haciendo aquí es es hacer algo llamado como un proceso cuasi estático cuasi estático un proceso cuasi estático y la razón de esto es porque es prácticamente estático verdad casi estoy en el equilibrio todo el tiempo cada vez que quito un granito de arena simplemente muevo el equilibrio un poquito y obviamente moviendo el granito de arena en la vida real incluso este granito de arena que vamos quitando provoca oscilaciones en el sistema como en el caso anterior pero es muy pequeño verdad así que déjenme tomar un granito de arena cada vez más pequeño y de forma más lenta para imaginarnos al menos teóricamente que si hiciera esto en pequeños o infinitésimo los granos de arena esto simplemente se va moviendo de forma continua del punto 1 al punto 2 y nos gusta pensar esto teóricamente porque nos permite describir una trayectoria recuerden porque estoy siendo tan cuidadoso aquí porque queremos asegurarnos que los estados los macro estados del sistema están definidos en el equilibrio verdad porque solo están definidas digamos en él como la presión o el volumen o la temperatura solo en el equilibrio y si hacemos este proceso super lento y en incrementos pequeños esto me permite mantener la presión y el volumen y la de hecho la temperatura como macro estados en cualquier punto del tiempo y poder graficar una trayectoria verdad una trayectoria que conecta el estado uno al estado 2 en este diagrama presión volumen y podrías decir oye todo esto es como no sé todo esto a lo mejor puede parecerte confuso verdad incluso verás que mucha gente en los círculos de la termodinámica o en tu libro incluso te dice que tiene que ser un proceso casi estático y siempre me he preguntado por qué la gente se mata pensando en este tipo de esquemas quitando granitos de arena cuando simplemente el punto es mantener el equilibrio baja moviéndose de tal suerte que tu presión y el volumen estén definidas en cualquier momento las realidades nunca vas a tener un proceso continuo no están definidos así así están definidos para incrementos muy muy pequeños verdad donde si estás en un equilibrio y no estás contento ahí bueno puedes moverte muy poquito a través de pasos realmente pequeños y vas moviendo el equilibrio y esto ocurre porque estamos diciendo que es estático verdad estamos diciendo que estamos en equilibrio sin embargo este equilibrio se va moviendo a lo largo del tiempo y esto pasa porque estamos quitando pedacitos de arena que no estamos quitando todo sólo una pequeña emoción una pequeña cantidad de esto entonces esto ya no entra en un proceso de flujo y de movimiento raro solo se mueve lentamente esta es la razón por la cual estoy haciendo incluso este ejercicio porque es la clave cuando estamos hablando de termodinámica y este diagrama de presión volumen y cuando estamos viendo otros temas que somos capaces al menos teóricamente de describir la trayectoria que toma este diagrama y no lo haría no no sería posible si no estuviéramos trabajando con procesos cuasi estáticos ahora hay otro término que quizás escuches en termodinámica y que realmente bueno no sé yo he tenido problemas para entenderlo pero es en los procesos reversibles y a veces estos términos cuasi estáticos y reversibles se usan en distinguida mente pero hay una gran diferencia los procesos cuasi estáticos o bueno al menos los procesos reversibles son cuasi estáticos y de los procesos cuasi estáticos son reversibles pero no todos la idea de un proceso reversible es que esto ocurre de forma digamos si yo estoy quitando granitos de arena de esto si no hay fricción bueno yo sé que el pistón se va moviendo hacia arriba ok digamos si esto fuera de metal no esté aquí digamos si no hay fricción entonces no hay pérdida de energía y entonces en un proceso reversible estamos suponiendo justamente que no hay fricción y cualquier cosa que ocurre en el sistema digamos del sistema del punto a al b ajá digamos si vamos del a al b con un cambio infinitesimal mente pequeño en nuestros nuestros macro estados están bien definidos y más aún cuando movemos de un estado a otro no hay pérdida o disipación de energía así que son dos características muy importantes por lo siguiente remarcó primero son cambios infinitamente pequeños y no hay pérdida de energía la razón de esto es porque si estuviéramos ahora en el estado ve y que y agregamos un granito de arena ok si agregamos un granito de arena entonces este pistón baja infinitamente de una forma infinitamente pequeña y regresamos al estado a por eso es reversible verdad porque podemos estar en este punto de aquí y digamos ponemos a arena y entonces nos pasamos a este estado y después podemos regresar este proceso verdad ahora la realidad es que en el mundo no hay no hay procesos reversibles verdad porque siempre vamos hagamos lo que hagamos siempre va a haber alguna energía o calor que se pierde en el proceso así que en el mundo real si yo me voy moviendo de aquí de este punto a otros si yo regreso arena digamos al cilindro voy a perder energía eventualmente baja lo importante en este vídeo es que en esta situación que he descrito que no había un macro estado intermedio porque el sistema está en flujo y no está en equilibrio así que si quisiéramos estados intermedios tenemos que hacer este proceso muy lento verdad y cuando digo lento es al menos teóricamente para poder aproximarnos a ello pero la idea de la arena nos da una gran idea de cómo se comporta este diagrama de presión volumen y que podemos definir el estado a lo largo del tiempo cualquier estado a lo largo del tiempo por eso es que los llamamos cuasi estáticos verdad porque es casi estático y está en equilibrio nuestra presión y el volumen y la temperatura se pueden definir y si agregamos a eso la noción de que no hemos perdido calor cuando estamos cambiando nos de dirección entonces podemos decir que reversible porque digamos si quite arena ahora podemos agregarlo y regresar al estado anterior ahora con esto dicho voy a hacer un ejemplo de algo que es cuasi estático bueno me lo voy a guardar para el próximo vídeo espero que hayan entendido estos dos conceptos que vamos a utilizar constantemente y espero que esto ya les haya clarificado los conceptos esto lo voy a mencionar un poquito más porque cuando lo leí por primera vez dije cuál es el gran detalle esto nos permite definir los macro estados entre cualquier par de estados que digamos tengamos en equilibrio justo como vimos en el caso anterior interior que no era un proceso cuasi estático porque no sabíamos qué pasaba en medio