可逆過程

可逆過程是指熱力學系統在狀態變化時經歷的一種理想過程。熱力學系統由某一狀態出發，經過某一過程到達另一狀態後，如果存在另一過程，它能使系統和外界完全復原，既使系統回到原來狀態，同時又完全消除原來過程對外界所產生的一切影響，則原來的過程稱為可逆過程。反之，如果無論採用何種辦法都不能使系統和外界完全復原，則原來的過程稱為不可逆過程。

基本介紹

• 中文名：可逆過程
• 外文名：Reversible process
• 類別：熱力學名詞
• 相關：不可逆過程
• 特點：環境中無任何能量的耗散。

定義

某一系統經過某一過程，由狀態（1）變成狀態（2）之後，如果能使系統和環境都完全復原（即系統回到原來的狀態，同時消除了原來過程對環境所產生的一切影響，環境也復原），則這樣的過程就稱為可逆過程。

反之，如果用任何方法都不能使系統和環境完全復原，則稱為不可逆過程。

也可簡單理解可逆過程：某過程之後，系統恢復原狀的同時，環境也恢復了原狀，並且環境中無任何能量的耗散。

特點

（1）可逆過程是以無限小的變化進行的，整個過程是由一連串非常接近於平衡態的狀態所構成。

（2）在反向的過程中，用同樣的手續，循著原來的過程的逆過程，可以使系統和環境完全恢復到原來的狀態，而無任何耗散效應。

（3）在等溫可逆膨脹過程中系統對環境做最大功，在等溫可逆壓縮過程中環境對系統做最小功。

非準靜態過程是不可逆過程

有摩擦的準靜態過程是不可逆過程。自然界中與熱現象有關的一切實際巨觀過程，如熱傳導、氣體的自由膨脹、擴散等都是不可逆過程。

注意：不可把不可逆過程理解為系統不能復原的過程。一個不可逆過程發生後，也可以使系統恢復原態，但當系統恢復原態後，環境必定發生某些變化！

無耗散的準靜態過程是可逆過程

例如，若氣缸與活塞間無摩擦，對於氣體在準靜態膨脹過程所經歷的每一個平衡態，外界壓強等於系統壓強；而對於反向的準靜態壓縮過程所經歷的每一個平衡態，外界壓強也必然等於系統壓強。這樣，系統與外界在逆過程中的每一個狀態都是原過程相應狀態的重複，因而是可逆過程。實際的熱力學過程既不可能完全無耗散，又不可能是嚴格的準靜態過程，所以可逆過程實際上不存在。但是在理想情況下，可逆過程是可以發生的，如忽略軸摩擦的真空中的單擺運動，它沒有能量的損耗。

還有很多接近於可逆情況的實際變化。如，液體在其沸點時的蒸發，固體在其熔點時的熔化，可逆電池在外加電動勢與電池電動勢近似相等情況下的充電與放電等。

其他

在一定的條件和要求下，可以把可逆過程當作實際過程的近似和簡化。更重要的是，理想的可逆過程的引入及其與實際的不可逆過程的區分，是表述熱力學第二定律、引入熵和熵增加原理的依據。這再一次顯示了理想模型的理論威力和重要性。還應強調指出，實際過程的不可逆性是針對由大量微觀粒子組成的熱力學系統而言的。單個或少量粒子的力學過程都是可逆的。這表明，當研究對象由少量粒子換成大量粒子構成的群體時，物理規律的性質和特徵發生了深刻的質的變化。

關係

準靜態過程和可逆過程既有區別又有聯繫，準靜態過程中，物系要隨時具有力、熱和化學的平衡。即處於完全平衡中，這樣才能保證準靜態過程的實現。而可逆過程的實現則要求過程沒有任何不可逆損失。如既無非平衡損失又無耗散損失，過程就是可逆的。準靜態過程沒有非平衡損失，因此是實現可逆過程的前提條件，但準靜態過程並不一定就是可逆過程。比如化學純氣體在噴管內做絕熱穩定流動時，垂直於流動方向的各截面上氣體的壓力和溫度均勻一致，過程中氣體狀態隨時處於平衡，此時流動是準靜態過程，不會有非平衡損失出現。但同一截面上氣體的流速並不相等，中心的流速大於臨近管壁處的流速。因而會有流體的巨觀相對運動。由於流體的粘性作用，將使氣體的巨觀動能一部分轉化為熱能而產生粘性摩擦生熱的損失。這時這個流動過程是準靜態過程，而不是可逆過程。反過來說，可逆過程則一定是準靜態過程。