可逆过程

在热力学中，可逆过程是一种反应方向可以通过其周围环境引起系统某些性质的微小变化而“逆转”的过程。 在整个可逆过程中，系统与其周围环境处于热力学平衡。逆转了的过程既不会改变系统，也不会改变周围的环境。因为可逆过程需要无限长的时间才能完成，所以完全可逆的过程是不存在的。然而，如果发生变化的系统响应速度比所发生的变化快得多，那么它与可逆性之间的偏差可以忽略不计。在一个可逆循环中，即一个循环可逆过程中，如果一个半循环之后是另一个半循环，系统及其周围环境将返回到它们的原始状态。

热力学过程会以两种方式之一进行:可逆或不可逆。可逆性意味着反应在准平衡状态下持续进行。在理想的热力学可逆过程中，由系统做的或在系统上做的功所产生的能量将会最大化，来自热量的能量将为零。然而，热量不能完全转化为功，并且总是在一定程度上损失（到周围环境）。(只有在循环的情况下才是这样。在理想过程的情况下，热量可以完全转化为功，例如，理想气体在活塞-气缸装置中的等温膨胀。)最大化的功和最小化的热的现象可以在压力-体积坐标上可视化，如代表所做的功的平衡曲线下方的面积所示。为了使功最大化，必须精确地遵循平衡曲线。

另一方面，不可逆过程是偏离曲线的结果，因此减少了做的总功；不可逆过程可以描述为偏离平衡的热力学过程。不可逆性被定义为一个过程的可逆功和实际功之差。如用压力和体积来描述，即它发生在系统的压力(或体积)的变化过于剧烈而短暂，以至于体积(或压力)没有时间达到平衡的时候。不可逆的一个经典例子是使一定体积的气体释放到真空中。通过释放样本上的压力，进而使其占据较大的空间，系统和周围环境在膨胀过程中不平衡，而且几乎不做功。然而，随着热量流入环境，相应的能量散失，因此需要作出大量的功，才能逆转这一过程(将气体压缩回其原始体积和温度)。^[1]

可逆过程的另一个定义是一种在发生后可以逆转，并且当它逆转时，会使系统及其周围环境恢复到初始状态的过程。用热力学术语来说，过程的“发生”是指从一种状态到另一种状态的转变。