可逆的プロセスと不可逆的プロセス

熱いコーヒーが周囲から熱を失うことや、パーティションを取り外すと容器内で2つの異なるガスが混合されることを考えてみてください。これらのプロセスを自然に逆転させる方法はありません。

このような熱力学的過程では、システムや周囲の環境を一緒になって元の状態に戻すことができないことを、不可逆的な過程と呼びます。

自然過程の不可逆性は、熱力学の第二法則から生じます。クラウジウスの言葉によれば、「熱は決して冷たい体から熱い体へ自然に流れることはない」。

しかし、可逆的な理想的なプロセスをいくつか考えることはできますが、それらは決して自然には起こりません。

たとえば、ピストンの重量を少しだけ変えて、ガスを徐々に圧縮したり、ガスを膨張させたりすることを考えてみましょう。

この例では、プロセスパスをトレースバックして、システムと周囲を初期状態に復元します。

このプロセスは極小のステップで行われるため、システムは周囲と平衡状態にあり、このプロセスは可逆的なプロセスとして近似できます