Dubbio irreversibilità [termodinamica]

[xeletro91]

Dunque, in termodinamica si identificano vari fattori che causano irreversibilità al'interno di un sistema come ad esempio gli attriti (dovuti alla viscosità del fluido e alle rugosità delle pareti a contatto col fluido), variazioni finite di pressione e variazioni finite di temperatura.
Ciò che mi chiedo è, ma una distribuzione non uniforme di pressione all'interno di un fluido, potrebbe essere causata (così dice anche il libro sul quale sto studiando) dalla presenza di attrito, o meglio di viscosità all'interno del fluido stesso(quando quest'ultimo viene sottoposto ad un lavoro di compressione da parte di un pistone ad esempio) ? Se così fosse allora perché si usa distinguere queste due cause, quando invece tale variazione della pressione dipende dalla presenza di attrito?

[claudiocedrone]

Probabilmente la distinzione è tra l'attrito tra il fluido e le pareti, e l'attrito tra il fluido e "se stesso"

[EcoTan]

una distribuzione non uniforme di pressione all'interno di un fluido, potrebbe essere causata (così dice anche il libro sul quale sto studiando) dalla presenza di attrito, o meglio di viscosità all'interno del fluido stesso(quando quest'ultimo viene sottoposto ad un lavoro di compressione

Dici bene potrebbe, ma potrebbe anche essere causata da altro. Inoltre l'attrito è un diverso fenomeno perché oltre all'effetto sulla distribuzione delle pressioni ha effetto anche sulla temperatura.

[xeletro91]

Ti ringrazio! però c'è ancora qualcosa che mi sfugge, dunque il libro su cui sto studiando dice, riassumendo in poche parole, che comprimendo un fluido molto viscoso, si cra una distribuzione interna non uniforme di pressione, perciò è impossibile considerare la "pressione" del fluido, ma anzi ha più senso considerare pressioni locali di quest'ultimo. Inoltre afferma che se la compressione avvenisse in un tempo molto lungo (successione di stati di equilibrio) potremmo considerare tale trasformazione reversibile poiché si annullerebbero (in buona approssimazione) le tensioni interne dovute alla viscosità del fluido (si ricordi che le forze di attrito viscoso e quindi le tensioni di taglio sono proporzionali alla velocità, se quest'ultima è praticamente nulla, saranno nulle di conseguenza le forze). Quindi in questo esempio il libro fa intuire che la presenza dell'attrito genera un gradiente di pressione nel fluido. Ma tale gradiente di pressione, come hai detto anche tu, potrebbe essere causato da qualche altra cosa, ma da cosa? Dalla velocità con cui comprimo un fluido?
Su qualsiasi testo di termodinamica si ha che per avere un processo reversibile devono essere rispettate due condizioni:
-assenza di attriti (viscosità rugosità delle pareti ecc..)
-successione di stati di quasi-equilibrio durante la trasformazione.
Se manca una delle due vi è irreversibilità (però anche qui il libro mi confonde perché sembra dire che avere una trasformazione infinitamente lunga implica avere anche attriti nulli), allora questo significa che potrei avere idealmente un fluido senza attriti interni ma che presenti irreversibilità qualora la trasformazione avvenisse in tempi finiti. Quindi anche una compressione finita potrebbe essere causa di irreversibilità, o sbaglio? Però in questo caso la conversione di lavoro in calore come avverebbe se gli attriti interni sono (idealmente) nulli?

[EcoTan]

gradiente di pressione, come hai detto anche tu, potrebbe essere causato da qualche altra cosa, ma da cosa?

Mi viene in mente il solito esempio di due fluidi in condizioni diverse separati da un setto, poi togliamo il setto di colpo e..
Comunque sono questioni delicate, cercando esempi dove ci sia qualche "annullamento" si fa presto a creare apparenti paradossi, secondo me conviene apprezzare la teoria e studiare bene gli esempi-chiave.

[xeletro91]

Forse ragionando ho trovato la quadra: in generale una trasformazione reversibile deve essere quasi-statica e in azzenza di attriti. Per cui se considero la stessa compressione del fluido trattata nell'esempio del libro, potrei pensare che se essa avenisse tramite una successione di tati di equilibrio potrei considerarla quasi-statica (ciò implica assenza di attrito interno al fluido), ma ciò non implica la reversibilità perché potrei considerare non trascurabile l'attrito tra il pistone che comprime il fluido e il cilindro; quindi la trasformazione è irrversibile.
Una trasformazione finita invece sicuramente non è reversibile perché implica sempre una cessione di calore (non convertibile interamente in lavoro per l'enunciato di Kelvin) a causa della presenza di attriti non trascurabili che aumentano all'aumentare della velocità di trasformazione. Queso significa che ogni volta che c'è uno squilibrio di pressione tra interno ed esterno e/o interno al sistema vi è irreversibiità a causa del fatto che gli attriti diventano non più trascurabili come in un trasformazione quasi-statica. In altre parole quando c'è uno squilibrio di pcressione esiste sempre una cessione di calore verso l'esterno non recuperabile.
Così dicendo affermerei che le trasformazioni NON quasi statiche (SOLO di tipo meccanico) sono tutte caratterizzate dalla presenza di effetti dissipativi ovvero dall'attrito, ma non ci metto la mano sul fuoco..

[SamFisher]

A mio parere la distinzione di cui parli all'inizio del post ha senso, come già detto dagli altri utenti.
Potresti considerare una compressione di un fluido non viscoso, cioè un fluido ideale, ma avere delle irreversibilità a causa dell attrito del pistone con le pareti del cilindro, per esempio.
Una distribuzione non uniforme di pressione può essere causata si dalla presenza di viscosità così come anche dalla velocità della trasformazione: anche se il fluido avesse viscosità nulla se la trasformazione (compressione) è molto veloce non tutto il fluido raggiunge la stessa pressione istantaneamente, ma vi è la propagazione di un'onda d'urto.
Quindi io distinguerei tra fluido viscoso e non viscoso se ti è più comodo.

Ah nella seconda parte leggo che hai già considerato l'ipotesi dell'attrito tra il pistone ed il cilindro.

Però c'è una cosa non corretta: trasformazioni finite sono sempre irreversibili.
Una trasformazione (ideale, ma molto ideale) può essere finita ed essere reversibile: è il classico caso di espansione o compressione adiabatica isoentropica.