可逆过程与不可逆过程

---

简介

可逆过程和不可逆过程被用于热力学中来说明系统的行为。人们周围经常发生许多化学和物理事件，而这些事件通常不被人们认识到。有些过程甚至无法实现，其存在经常被人忽视。然而，这些过程确实发生，并且参与过程的参与者的状态存在差异。例如，水沸腾、冰融化、物体燃烧等等。一个方面是相似的，那就是性质的差异。热或能量交换被归类为可逆过程和不可逆过程。

什么是可逆过程和不可逆过程？

可逆过程被描述为一种方法，其中环境和系统可以从最终阶段回到实际现象。如果该过程被逆转，则该过程在不改变宇宙热力学性质的情况下进行（Magnenet & Schmittbuhl，2020）。

可逆过程分无数个阶段进行。该过程的系统有助于在每个过程的最后阶段达到平衡。它被认为是一个偏离平衡的热力学过程。

图 1：可逆过程和不可逆过程的图形

不可逆过程被描述为环境和系统无法协同返回其所处的精确阶段的过程。自然过程的不可逆性源于热力学第二定律。电流通过具有电阻的导体的流动被称为不可逆过程的一个例子（Jones，Lautens & McGlacken，2019）。

不可逆过程具有不可逆反应。不可逆反应是指朝着一个方向进行的反应，其中产物不会协同混合以重新生成反应物。燃料是丁烷和丙烷的混合物，作为本生灯中的燃料，会发生燃烧。

热力学第二定律

热力学第二定律有助于表示不可逆过程的结果。正如 Bekenstein (2020) 所指出的，该定律表明能量被转换或转移。它有助于说明热或热能与能量如何影响物质之间的关系。第二定律基本上依赖于能量的性质，并指出没有任何东西可以从初始阶段发生变化。热力学第二定律还表明，孤立过程自然倾向于以更无序的状态再生是可能的（Gabizon 等人，2020）。不可逆过程在物理学中理想地遵循热力学第二定律，这是热力学四个定律中最有趣的定律。

不可逆过程和可逆过程的类型

可逆过程通常具有两种类型，包括内部可逆过程和外部可逆过程。

• 内部可逆过程：系统边界内没有不可逆性。该系统指出，当该方法通过平衡阶段返回时；它再次改变到类似的阶段。

• 外部可逆过程：没有任何不可逆性。例如，储层和系统可以考虑在这个因素中。

不可逆过程具有外部物理因素，例如电阻、摩擦、粘度、有限温度差、表面张力等等。内部类型的不可逆过程中没有此类变化。

过程不可逆性的因素

不可逆性过程受多种因素的影响，这些因素会导致过程的结果。导致燃料能量转换为热能的摩擦会增加不可逆过程（mpei，2022）。当流体在没有任何限制的情况下膨胀时，会阻止它们在有限的温度下恢复其原始的热传递形式。

这会抑制过程的逆转，在这种情况下，所涉及的前向过程是自发的。两种不同物质的混合物是不可能分离的，因为在这种过程中混合过程也是自发的。因此，可逆过程和不可逆过程的因素取决于物质恢复其原始形式的能力因素。

图 2：不可逆过程和摩擦

提供可逆过程和不可逆过程的示例

有各种例子可以展示可逆过程和不可逆过程的功能。可逆过程的主要例子之一涉及流体的缓慢而稳定的膨胀和压缩，在整个过程中均匀地伸展和收缩（Opentextbc，2022）。弹簧的延伸和电解也是可逆过程的例子。不可逆过程涉及各种其他功能；例如，与摩擦相关的相对运动、节流效应、热传递、裂变和电流通过电阻的流动

图 3：可逆过程和不可逆过程

结论

可逆过程和不可逆过程会影响日常生活中的大部分功能。在第一种情况下，经历某些变化的物体保留了恢复到其原始形状的能力。然而，不可逆过程并非如此，在此过程中，转换后的物体的状态不会恢复到其原始形式。电流通过电阻的流动与不可逆过程相关，而固体的无摩擦运动是可逆过程的一个例子。

常见问题

Q1. 什么是可逆过程？

答：如果参与过程的物体和周围环境都可以恢复到其原始形状，则该过程可以定义为可逆过程。这是一个热力学过程。

Q2. 什么是不可逆过程？

答：不可逆过程是指一旦转换过程开始，系统和周围环境都不能恢复到其原始形状或形式的过程。在汽车发动机的情况下，一旦燃料燃烧并转化为烟雾和热量。它无法保留损失的能量，也无法恢复到其原始形状。

Q3. 可逆过程的一些例子是什么？

答：弹簧的伸展、气体的缓慢绝热和等温膨胀和压缩是可逆过程的一些例子。在电解质中没有电阻的情况下进行的电解过程也是一个例子。

Q4. 不可逆过程的一些例子是什么？

答：与相关摩擦相关的运动和热传递是不可逆过程的例子。扩散过程也是不可逆的。