Διδακτικά Βιβλία του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου

Αναζήτηση

Βρες
Εμφάνιση

Αντιστρεπτή διαδικασία (Περιγραφή)

α) Το αέριο βρίσκεται σε μια ορισμένη κατάσταση (Ρ1, V1, Τ1). β) Προσφέρεται θερμότητα στο σύστημα από το περιβάλλον του και αλλάζει κατάσταση (Ρ2, V2, Τ2). γ) Το αέριο και το περιβάλλον (έμβολο και το υπόλοιπο Σύμπαν) επανέρχονται στην αρχική κατάστασή τους, ανταλλάσσοντας το ίδιο ποσό θερμότητας κατ' αντίστροφη φορά.

«Συνεπώς, μια διαδικασία είναι αντιστρεπτή, όταν τόσο το σύστημα που την εκτελεί (αέριο) όσο και το περιβάλλον του (έμβολο και το υπόλοιπο Σύμπαν) μπορούν να επιστρέψουν ακριβώς στην αρχική τους κατάσταση».

Σε μια αντιστρεπτή διαδικασία τόσο το σύστημα όσο και το περιβάλλον μπορούν να επιστρέψουν στην αρχική τους κατάσταση. Αντίθετα, μια διαδικασία που περιλαμβάνει παράγοντες υποβάθμισης της ενέργειας, όπως είναι η τριβή, δεν μπορεί να είναι αντιστρεπτή, επειδή η ενέργεια υπό μορφή θερμότητας, που μεταφέρεται από το σύστημα προς το περιβάλλον του, δεν μπορεί να ανακτηθεί πλήρως, αφού δεν υπάρχουν τέτοιοι μηχανισμοί.

Συνεπώς, σε μια τέτοια περίπτωση (που είναι ο κανόνας στη φύση) σύστημα και περιβάλλον δεν επανέρχονται στην αρχική τους κατάσταση.

Υπάρχουν και άλλες αιτίες, εκτός από την τριβή, που καθιστούν μια πραγματική διαδικασία μη αντιστρεπτή. Για παράδειγμα, η αυθόρμητη ροή της θερμότητας από ένα θερμό σε ένα ψυχρό σώμα είναι μη αντιστρεπτή, έστω και αν δε φαίνεται να υπάρχει τριβή.

Ένα άλλο παράδειγμα μη αντιστρεπτικής διαδικασίας είναι η πτώση ενός αντικειμένου. (Εικ. 1.44).

Εικ. 1.44 Από το (γ) προς το (α) φαίνονται τρία στιγμιότυπα από το σπάσιμο ενός φλιτζανιού που έπεσε από ύψος h στο δάπεδο και θρυμματίστηκε σε πολλά κομμάτια, τα οποία εκτινάχθηκαν με διάφορες ταχύτητες προς τυχαίες κατευθύνσεις.

Έχετε ποτέ παρατηρήσει αυτή τη διαδικασία της εικόνας 1.44 από το (α) προς το (γ); Ελπίζετε ότι μπορεί κάτι τέτοιο να συμβεί αυθόρμητα; Κατά την πτώση ενός σώματος στο έδαφος από ύψος h η αρχική δυναμική ενέργεια του σώματος μετατρέπεται σε κινητική, και όταν αυτό κτυπήσει το έδαφος, μετατρέπεται σε εσωτερική ενέργεια του σώματος και του εδάφους στην περιοχή πρόσκρουσης. Τα μόρια του σώματος και του εδάφους κινούνται γρηγορότερα, και η θερμοκρασία ανεβαίνει λίγο. Έχετε όμως δει ποτέ το αντίστροφο να συμβεί; Ένα σώμα που βρίσκεται στο έδαφος να σηκωθεί ξαφνικά στον αέρα, επειδή η θερμική ενέργεια των μορίων του (άτακτη κινητική) μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια (οργανωμένη) του σώματος ως συνόλου; Η ενέργεια διατηρείται σε μια τέτοια υποθετική διαδικασία, την οποία όμως δεν παρατηρούμε ποτέ.

Υπάρχουν πολλά παραδείγματα διαδικασιών που συμβαίνουν στη φύση, για τις οποίες δεν παρατηρούνται οι αντίστροφές τους.

Π.χ. Αν σε ένα δοχείο με νερό βάλετε έναν κύβο ζάχαρη, θα παρατηρήσετε ότι ο κύβος θα διαλυθεί και ότι θα προκύψει ένα σχεδόν ομοιόμορφο μείγμα. Όσο όμως κι αν περιμένετε ο κύβος δεν πρόκειται να ξανασχηματιστεί από μόνος του.

Όλες οι αυθόρμητες διαδικασίες είναι μη αντιστρεπτές.

Παρατήρηση 4 Όταν χρησιμοποιούμε τη λέξη αντιστρεπτή για μια μηχανή δεν εννοούμε ότι τα γρανάζια της θα γυρίζουν ανάποδα. Όλα τα αυτοκίνητα έχουν όπισθεν, αλλά καμιά μηχανή αυτοκινήτου δεν είναι αντιστρεπτή, γιατί η τριβή εμφανίζεται πάντα για οποιαδήποτε φορά κίνησης.