热力学中的可逆过程和不可逆过程

当系统经历从其初始状态到最终状态的改变时，该系统被认为经历了一个过程。在热力学过程中，系统的一个或多个属性（例如温度，压力，体积，焓或热，熵等）会发生变化。热力学第二定律使我们能够将所有过程归为两大类：可逆过程或理想过程以及不可逆过程或自然过程。

什么是可逆过程？

系统和周围环境可以从最终状态恢复到初始状态而不使宇宙的热力学性质发生任何变化的过程称为可逆过程。在下图中，让我们假设系统经历了从状态A到状态B的变化。如果系统可以从状态B恢复到状态A，并且在宇宙中没有变化，则该过程称为是一个可逆的过程。可逆过程可以完全逆转，并且没有痕迹表明该系统已经发生了热力学变化。

为了使系统经历可逆变化，由于无限小的梯度，它应无限缓慢地发生。在可逆过程中，系统中发生的所有状态变化都彼此处于热力学平衡状态。

因此，可逆过程的发生有两个重要条件。首先，该过程应该在无限短的时间内发生，其次，系统的所有初始状态和最终状态都应相互平衡。

如果在可逆过程中系统的热量保持恒定，即绝热过程，则该过程也是等熵过程，即系统的熵保持恒定。

经历可逆变化的现象也称为可逆性。在实际实践中，从来没有发生可逆过程，因此这是一个理想的或假设的过程。

什么是不可逆过程？

不可逆过程也称为自然过程，因为自然界中发生的所有过程都是不可逆过程。由于系统两个状态之间的梯度有限，因此会发生自然过程。例如，由于两个物体之间的温度梯度，在两个物体之间产生了热流。这实际上是自然的热流。同样，水从高位流向低位，电流从高位向低位等移动。

以下是有关不可逆过程的一些要点：

• 在不可逆过程中，系统和周围环境的初始状态无法从最终状态中恢复。
• 在不可逆过程中，系统在从初始状态到最终状态的变化路径上的各种状态彼此不平衡。
• 在不可逆过程中，系统的熵决定性地增加，并且不能减小回到其初始值。

系统经历不可逆过程的现象称为不可逆性。