Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статистическое истолкование необратимости процессов в природе

Второй закон термодинамики констатирует факт необратимости процессов в природе, но не дает ему никакого объяснения. Это объяснение может быть получено только на основе молекулярно-кинетической теории, и оно является далеко не простым.

Противоречие между обратимостью микропроцессов и необратимостью макропроцессов.

Необратимость макропроцессов выглядит парадоксально, потому что все микропроцессы обратимы во времени. Уравнения движения отдельных микрочастиц, как классические, так и квантовые, обратимы во времени, ибо никаких сил трения, зависящих от скорости, не содержат. Сила трения - это макроскопический эффект от взаимодействия большого тела с огромным количеством молекул окружающей среды, и появление этой силы само нуждается в объяснении. Силы, посредством которых взаимодействуют микрочастицы (в первую очередь это электромагнитные силы), по времени обратимы. Уравнения Максвелла, описывающие электромагнитные взаимодействия, не меняются при замене t на -t .

Если взять простейшую модель газа - совокупность упругих шариков, то газ в целом будет обнаруживать определенную направленность поведения. Например, будучи сжат в половине сосуда, он начнет расширяться и займет весь сосуд. Снова он не сожмется. Уравнения же движения каждой молекулы-шарика обратимы по времени, так как содержат только силы, зависящие от расстояний и проявляющиеся при столкновении молекул.

Таким образом, задача состоит не только в объяснении происхождения необратимости, но и в согласовании факта обратимости микропроцессов с фактом необратимости макропроцессов.

Заслуга в нахождении принципиально правильного подхода к решению этой проблемы принадлежит Больцману. Правда, некоторые аспекты проблемы необратимости до сих пор не получили исчерпывающего решения.

Приведем простой житейский пример, имеющий, несмотря на свою тривиальность, прямое отношение к решению проблемы необратимости Больцманом.

Допустим, с понедельника вы решили начать новую жизнь. Непременным условием этого обычно является идеальный или близкий к идеальному порядок на письменном столе. Вы расставляете все предметы и книги на строго определенные места, и у вас на столе царит состояние, которое с полным правом можно назвать состоянием «порядок».

Что произойдет с течением времени, хорошо известно. Вы забываете ставить предметы и книги на строго определенные места, и на столе воцаряется состояние хаоса. Нетрудно понять, с чем это связано. Состоянию «порядок» отвечает только «дно определенное расположение предметов, а состоянию «хаос» - несравнимо большее число. И как только предметы начнут занимать произвольные положения, не контролируемые вашей волей, на столе само собой возникает более вероятное состояние хаоса, реализуемое гораздо большим числом: определений предметов на столе.

В принципе именно такие соображения были высказаны Больцманом для объяснения необратимости макропроцессов.

Нужно прежде всего различать макроскопическое состояние системы и ее микроскопическое состояние.

Макроскопическое состояние характеризуется немногим числом термодинамических параметров (давлением, объемом, температурой и др.), а также такими механическими величинами, как положение центра масс, скорость центра масс и др. Именно макроскопические величины, характеризующие состояние в целом, имеют практическое значение.

Микроскопическое состояние характеризуется в общем случае заданием координат и скоростей (или импульсов) всех частиц, составляющих систему (макроскопическое тело). Это несравненно более детальная характеристика системы, знание которой совсем не требуется для описания процессов с макроскопическими телами. Более того, знание микросостояния фактически недостижимо из-за огромного числа частиц, слагающих макротела. В приведенном выше житейском примере с предметами на столе можно ввести понятия микро- и макросостояний. Микросостоянию отвечает какое-то одно определенное расположение предметов, а макросостоянию - оценка ситуации в целом: либо «порядок», либо «хаос».

Вполне очевидно, что определенное макросостояние может быть реализовано огромным числом различных микросостояний. Так, например, переход одной молекулы из данной точки пространства в другую точку или изменение ее скорости в результате столкновения изменяют микросостоянпе системы, но, конечно, не меняют термодинамических параметров и, следовательно, макросостояния системы.

Теперь введем гипотезу, не столь очевидную, как предшествующие утверждения: все микроскопические состояния замкнутой системы равновероятны; ни одно из них не выделено, не занимает преимущественного положения. Это предположение фактически эквивалентно гипотезе о хаотическом характере теплового движения молекул.

С течением времени микросостояния непрерывно сменяют друг друга. Время пребывания системы в определенном макроскопическом состоянии пропорционально, очевидно, числу микросостояний Z 1 которые реализуют данное состояние. Если через Z обозначить полное число микросостояний системы, то вероятность состояния W определится так: W=Z 1 /Z

Вероятность макроскопического состояния равна отношению числа микросостояний, реализующих макросостояние, к полному числу возможных микросостояний.

Переход системы к наиболее вероятному состоянию

Чем больше 2^ тем больше вероятность данного макросостояния и тем большее время система будет находиться в этом состоянии. Таким образом, эволюция системы происходит в направлении перехода от маловероятных состояний к состояниям более вероятным. Именно с этим связана необратимость течения макроскопических процессов, несмотря на обратимость законов, управляющих движением отдельных частиц. Обратный процесс не является невозможным, он просто маловероятен. Так как все микросостояния равновероятны, то в принципе может возникнуть макросостояние, реализуемое малым числом микросостояний, но это чрезвычайно редкое событие. Мы не должны удивляться, если никогда не увидим их. Наиболее вероятно состояние теплового равновесия. Ему отвечает наибольшее число микросостояний.

Легко понять, почему механическая энергия самопроизвольно переходит во внутреннюю. Механическое движение тела (или системы) - это упорядоченное движение, когда все части тела перемещаются идентично или сходным образом. Упорядоченному движению отвечает небольшое число микросостояний по сравнению с беспорядочным тепловым движением. Поэтому маловероятное состояние упорядоченного механического движения само собой превращается в беспорядочное тепловое движение, реализуемое гораздо большим числом микросостояний.

Менее нагляден процесс перехода теплоты от горячего тела к холодному. Но и здесь сущность необратимости та же.

В начале теплообмена есть две группы молекул: молекулы с более высокой средней кинетической энергией у горячего тела и молекулы с низкой средней кинетической энергией у холодного. При установлении теплового равновесия в конце процесса все молекулы окажутся принадлежащими к одной группе молекул с одной и той же средней кинетической энергией. Более упорядоченное состояние с разделением молекул на две группы перестает существовать.

Итак, необратимость процессов связана с тем, что неравновесные макроскопические состояния маловероятны. Эти состояния возникают либо естественным путем в результате эволюции Вселенной, либо же создаются искусственно человеком. Например, мы получаем сильно неравновесные состояния, нагревая рабочее тело теплового двигателя до температур, на сотни градусов превышающих температуру окружающей среды.

Расширение «газа» из четырех молекул

Рассмотрим простой пример, позволяющий вычислить вероятности различных состояний и наглядно показывающий, как увеличение числа частиц в системе приводит к тому, что процессы становятся необратимыми, несмотря на обратимость законов движения микрочастиц.

Пусть у нас имеется «газ» в сосуде, состоящий всего лишь из четырех молекул. Вначале все молекулы находятся в левой половине сосуда, отделенной перегородкой от правой половины (рис. 1 а). Уберем перегородку, и «газ» начнет расширяться, занимая весь сосуд. Посмотрим, какова вероятность того, что «газ» опять сожмется, т.е. молекулы снова соберутся в одной половине сосуда.

В нашем примере макросостояние будет характеризоваться указанием числа молекул в одной половине сосуда безотносительно к тому, какие именно молекулы здесь находятся. Микросостояния задаются распределением молекул по половинам сосуда с указанием того, какие именно молекулы занимают данную половину сосуда. Пронумеруем молекулы цифрами 1, 2, 3, 4.

Вероятность того, что все молекулы соберутся в одной половине (например, левой) сосуда, равна: 1/16 так как данному макросостоянию соответствует одно микросостояние.

Вероятность же того, что молекулы распределятся поровну, будет в 6 раз больше: 3/8 так как данному макросостоянию соответствует шесть микросостояний. Вероятность того, что в одной половине сосуда (например, левой) будет три молекулы (а в другой соответственно одна молекула), равна: 1/4.

Большую часть времени молекулы будут распределены по половинам сосуда поровну: это наиболее вероятное состояние.

Но примерно 1/16 достаточно большого интервала времени наблюдения молекулы будут занимать одну из половин сосуда. Таким образом, процесс расширения обратим и «газ» снова сжимается через сравнительно небольшой промежуток времени.

Таким образом, только из-за большого числа молекул в макротелах процессы в природе оказываются практически необратимыми. В принципе обратные процессы возможны, но вероятность их близка к нулю. Не противоречит, строго говоря, законам природы процесс, в результате которого при случайном движении молекул все они соберутся в одной половине класса, а учащиеся в другой половине класса задохнутся. Но реально это событие никогда не происходило в прошлом и не произойдет в будущем. Слишком мала вероятность подобного события, чтобы оно когда-либо случилось за все время существования Вселенной в современном состоянии - около нескольких миллиардов лет.

Во всех процессах существует выделенное направление, в котором процессы идут сами собой от более упорядоченного состояния к менее упорядоченному. Чем больше порядок в системе, тем сложнее восстановить его из беспорядка. Несравненно проще разбить стекло, чем изготовить новое и вставить его в раму. Гораздо проще убить живое существо, чем возвратить его к жизни, если это вообще возможно. «Бог сотворил маленькую букашку. Если ты ее раздавишь, она умрет» - такой эпиграф поставил американский биохимик Сент Дьерди к своей книге «Биоэнергетика».

Выделенное направление времени («стрела времени»), воспринимаемое нами, очевидно, связано именно с направленностью процессов в мире.

Границы применимости второго закона термодинамики

Вероятность обратных процессов перехода от равновесных состояний к неравновесным для макроскопических систем в целом очень мала. Но для малых объемов, содержащих небольшое число молекул, вероятность отклонения от равновесия становится заметной. Такие случайные отклонения от равновесия называются флуктуациями. Именно флуктуациями плотности газа в областях порядка длины световой волны объясняется рассеяние света в атмосфере Земли и голу бой цвет неба. Флуктуации давления в малых объемах объясняют броуновское движение.

Наблюдение флуктуации служит важнейшим доказательством правильности созданной Больцманом статистической теории необратимости макропроцессов. Второй закон термодинамики выполняется только для систем с огромным числом частиц. В малых объемах становятся существенными отклонения от этого закона.

Любопытный пример якобы возможного нарушения второго закона термодинамики придумал Максвелл. Разумное существо - «демон» - управляет очень легкой заслонкой в перегородке, разделяющей два отсека - Аи В-с газом, находящимся при одинаковой температуре и давлении. «Демон» следит за молекулами, подлетающими к заслонке, и открывает ее только для быстрых молекул, движущихся из отсека В в отсек А. В результате с течением времени газ в отсеке А нагревается, а в отсеке В остывает. Работа при этом не совершается, так как заслонка практически невесома, и второй закон термодинамики как будто нарушается.

Однако в действительности нарушения второго закона не происходит. Для своей работы «демон» должен получать информацию о скоростях подлетающих к заслонке молекул. Получить такую же информацию без затрат энергии невозможно.

Необратимость процессов в природе связана со стремлением систем к переходу в наиболее вероятное состояние, которому отвечает максимальный беспорядок.

обратимость микропроцесс макроскопический теплота

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Понятие теплообмена как физического процесса передачи тепловой энергии от более горячего тела к холодному либо непосредственно, либо через разделяющую (тела или среды) перегородку из какого-либо материала. Первый закон термодинамики. Закон Джоуля–Ленца.

презентация , добавлен 10.09.2014


Взаимосвязь между количеством теплоты, внутренней энергией и работой; методы исследования основных термодинамических процессов, установление зависимости между основными параметрами состояния рабочего тела в ходе процесса; изменения энтальпии, энтропии.

реферат , добавлен 23.01.2012


Основные положения молекулярной теории строения вещества. Скорость движения молекул вещества. Переход вещества из газообразного состояния в жидкое. Процесс интенсивного парообразования. Температура кипения и давление. Поглощение теплоты при кипении.

презентация , добавлен 05.02.2012


Скорости газовых молекул. Обзор опыта Штерна. Вероятность события. Понятие о распределении молекул газа по скоростям. Закон распределения Максвелла-Больцмана. Исследование зависимости функции распределения Максвелла от массы молекул и температуры газа.

презентация , добавлен 27.10.2013


Нахождение работы в обратимых термодинамических процессах. Теоретический цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания с комбинированным подводом теплоты. Работа расширения и сжатия. Уравнение состояния газа. Теплоотдача при свободной конвекции.

контрольная работа , добавлен 22.10.2011


Определение плотности и теплоты сгорания природного газа. Анализ основных параметров системы газоснабжения. Расчёт расхода теплоты на горячее водоснабжение. Локальный сметный расчет на внутренний и наружный газопровод. Оптимизация процессов горения.

дипломная работа , добавлен 20.03.2017


Скорости газовых молекул. Понятие о распределении молекул газа по скоростям. Функция распределения Максвелла. Расчет среднеквадратичной скорости. Математическое определение вероятности. Распределение молекул идеального газа. Абсолютное значение скорости.

презентация , добавлен 13.02.2016


Определение показателя политропы, начальных и конечных параметров, изменения энтропии для данного газа. Расчет параметров рабочего тела в характерных точках идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты.

контрольная работа , добавлен 03.12.2011


Вычисление скорости молекул. Различия в скоростях молекул газа и жидкости. Экспериментальное определение скоростей молекул. Практические доказательства состоятельности молекулярно-кинетической теории строения вещества. Модуль скорости вращения.

презентация , добавлен 18.05.2011


Описание реальных газов в модели идеального газа. Особенности расположения молекул в газах. Описание идеального газа уравнением Клапейрона-Менделеева. Анализ уравнения Ван-дер-Ваальса. Строение твердых тел. Фазовые превращения. Диаграмма состояния.

Как возникают необратимые процессы? В мире ежедневно происходит большое количество событий. Они бывают вполне обычными и постоянными, а могут иметь необратимые последствия. Именно о таких событиях пойдет речь в приведенной ниже статье.

Понятие и определение

Необратимые процессы представляют собой неизменные, часто регрессирующие процессы. Они могут происходить в абсолютно любых сферах человеческой жизни. Но, по мнению ученых, наиболее важными являются подобные процессы в природе. Таких примеров, к сожалению, множество. Но в этой статье мы выделим самые основные. Они, как правило, представляют собой масштабные экологические проблемы.

Вымирание животных, уничтожение растений

Достаточно разумно утверждение о том, что вымирание различных видов животных - естественный процесс эволюции.

По данным Google, ежегодно мир теряет от 1 до 10 видов животных и примерно 1-2 вида птиц. Причем, исчезновение имеет тенденцию к росту. Потому что, по той же статистике, около 600 видов официально находятся под угрозой вымирания.

Таким образом, это совершенно необратимые процессы, происходящие в мире животных и растений. Основными причинами являются следующие факторы:

• Загрязнение, выбросы и прочие негативные влияния на экологию.
• Использование химических составов в сельском хозяйстве, что приводит к невозможности существования на таких территориях некоторых видов животных, а также растений.
• Постоянное уменьшение количества пищи для животных, связанное, например, с вырубкой лесов.

Истощение Земли

Ежедневно каждый человек на планете использует энергию полезных ископаемых. Будь то нефть, газ, уголь, или другие необходимые источники электроэнергии. Вот вам и новый необратимый процесс - истощение «сокровищниц» нашей планеты. Основной причиной такого регресса ученые считают постоянный рост населения.

Количество людей увеличивается, соответственно, увеличивается и потребление, а также спрос. Вместе с увеличением спроса, критики дополнительно указывают и на то, что постоянное опустошение бассейнов с полезными ископаемыми приведет к неизбежному изменению климата. А это, как известно, повлечет за собой еще большие проблемы, чем мы можем себе представить.

Как говорил Тур Хейердал:

Мертвый океан - мертвая Земля.

Он был абсолютно прав в своем утверждении, намекая на один из примеров необратимых процессов - абсолютно бесчестное поведение людей по отношению не только к океану, но и к природе в целом.

Еще в 20-м веке стало известно о том, что Мировой океан принадлежит всем. Это, в частности, и привело его к тому состоянию, в котором он находится сейчас. Главная она же является и необратимым процессом - неграмотное использование его ресурсов, а также то, что Мировой океан не имеет тенденцию выдерживать всю нагрузку атмосферы, в которую человечество производит ежедневные выбросы. Но об этом - в следующей главе.

Необратимые процессы в природе часто охватывают самые глобальные и серьезные сферы нашей жизнедеятельности. Выброс в атмосферу химикатов является действительной важной проблемой. Последствия таких выбросов настолько опасны, что в 1948 году штат Пенсильванию (США) охватил чрезвычайной густоты туман. В городе Доноре проживало на тот момент около 14 000 человек.

По данным исторических источников, из этих 14 тысяч заболело около 6 тысяч людей. Туман был настолько густым, что дорогу различить было практически невозможно. К врачам начали активно обращаться с жалобами на тошноту, боль в глазах, головокружение. Через какое-то время умерло 20 человек.

Также массово умирали собаки, птицы, кошки - те, кто не мог найти себе укрытие от удушающего тумана. Нетрудно догадаться - причиной такого явления стало не что иное, как выбросы в атмосферу. Ученые утверждают, что ситуация сложилась из-за неправильного распределения температуры воздуха в том районе в результате использования химикатов.

Проблемы озонового слоя

Множество веков люди даже не подозревали о существовании такого явления, как озоновый слой (вплоть до 1873 года - именно тогда ученый Шенбейн открыл его). Однако это не мешало человечеству весьма пагубным образом влиять на озоновый слой. Причинами его разрушения, на удивление многих, становятся довольно простые, но веские причины:

На данный момент проблема разрушения озонового слоя является актуальной. Люди задумываются над тем, как меньше использовать фреоны, активно ведут поиски их заменителей. Есть также многие добровольцы, которые согласны помогать ученым и идут в науку ради спасения экологии.

Человеческий «вклад» в природные ландшафты

Есть две категории людей. Для одних важна охрана окружающей среды, а другие - их противоположность. К сожалению, разрушение преобладает. Полностью изуродованной считается та среда, которая уже непригодна, благодаря влиянию человечества, к жизни. И таких в нынешнее время большое количество. В основном изменения в природных ландшафтах - это вырубка лесов, в результате чего вымирают животные, исчезают растения, птицы и т. д.

Обновить после этого пострадавшую зону необычайно сложно, и, как правило, этим практически никто не занимается. Какие процессы называются необратимыми, знают многие организации, которые занимаются восстановлением природы. Но хватит ли их сил для сохранения всей нашей экологии?

Как предотвратить неизбежное?

Глобальные проблемы не зря так называются - они не имеют тенденции к возврату. Однако можно оказать огромную помощь миру, дабы эти процессы не продолжали пагубно влиять на окружающую среду. Есть множество способов помочь природе. Они уже давно всем известны, но не говорить о них нельзя.

• Политический способ. Подразумевает создание законов для защиты окружающей среды, для ее охраны. Во многих странах уже есть множество таких законов. Однако человечеству нужны действенные, буквально, заставляющие остановиться и не уничтожать собственную среду обитания.
• Организации. Да, на сегодняшний день существуют организации по охране природы. Но было бы также неплохо сделать так, чтобы каждый человек имел возможность поучаствовать в их действиях.
• Экологический способ. Самое простое - насаждение леса. Деревья, кусты, саженцы и разведение различных растений - самая элементарная задача, но она может возыметь сильное влияние на природу.

Биоценоз Хольцера

Обычный человек, не ботаник и не ученый высшей категории, а просто обычный фермер создал биоценоз. Суть заключается в том, чтобы обеспечить существование рыб, насекомых, животных, растений в определенном месте, практически не принимая участия в их развитии. Таким образом, за мясом, фруктами и другими продуктами к нему в очередь выстраивается вся Австрия. Он на примере доказал, что если не мешать природе развиваться - она будет приносить только пользу. Так называемая гармония с природой - вот цель, к которой необходимо стремиться каждому в этом мире.

Выводы

Человечество привыкло действовать по принципу: вижу цель - не вижу препятствий. Даже если это приведет к настолько глобальным проблемам (если уже не начало приводить), что исчезнет и само человечество. В попытках достичь своих целей и обеспечить собственный комфорт, мы не замечаем, как разрушается все вокруг. Многие ли после прочтения этой статьи зададутся вопросом, какие процессы необратимы?

Если не побороть процесс мышления современных людей, природе грозит реальная опасность уже через несколько лет. Очень жаль, что мы живем в мире, где собственная выгода преобладает над состоянием окружающего мира.

Устранение из термодинамики "закона" возрастания энтропии или даже понятия энтропии не устранит из нее посылок, на основе которых возможно получение противоречащих диалектическому материализму следствий. Существует еще одно сомнительное с точки зрения диалектического материализма положение термодинамики -- утверждение, будто неравновесные процессы, протекающие в природе, являются необратимыми. Согласно определению, "любой процесс, переводящий изолированную систему из состояния 1 в состояние 2, есть процесс необратимый, если процесс, имеющий единственным своим результатом возвращение системы из состояния 2 в 1, невозможен" 3 .

Допущение необратимости природных процессов в сочетании с пониманием того, что совокупность всех природных процессов есть движение материи (Вселенной), влечет заключение о необратимой эволюции Вселенной. Если допустить, что "невозможно каким бы то ни было способом сполна обратить процесс, при котором тепло возникает благодаря трению" 4 , что "фактически в природе нет процессов, которые бы не сопровождались трением" 1 , то нельзя избежать заключения о постоянном накоплении во Вселенной тепла и движении Вселенной к тепловой смерти.

Соответственно, для опровержения вывода о необратимой эволюции материи необходимо доказать, что процессы превращения форм движения и материи не являются необратимыми. А для опровержения вывода о грядущем превращении всех форм энергии в тепло необходимо опровергнуть представление, будто необратимым является процесс образования тепла путем трения. Это несложно сделать, если учитывать одно обстоятельство, которое касается сущности термодинамической необратимости.

"Из того, что процесс сам по себе не идет в обратном направлении, еще не следует, что он необратим".

То, что какой-то процесс является необратимым (обратимым), не может быть очевидным. Поэтому в курсах термодинамики приводят доказательства существования необратимых процессов. Доказательство состоит из двух частей. Сначала доказывают необратимость ряда процессов (образования тепла путем трения, расширения газа в пустоту, перехода тепла от нагретого тела к холодному, смешения газов), основываясь на постулатах Клаузиуса либо Томсона-Планка, а затем делают заключение:

"Так как фактически в природе нет процессов, которые бы не сопровождались трением или переходом тепла благодаря теплопроводности, то все природные процессы в действительности необратимы...".

Отсюда следует вывод, все процессы превращения конечных форм движения материи во Вселенной являются непосредственно необратимыми, поскольку являются процессами развития. Но при этом Вселенная в целом не меняется -- это и есть мировой круговорот.

Заключение

В заключении подведем некоторые выводы:

Логическими основаниями гипотезы тепловой смерти Вселенной являются:

Ложное положение о невозможности полного превращения теплоты в другие формы движения;

Ложное положение о невозможности превращения теплоты в другие формы движения при постоянной температуре и необходимости разности температур для такого превращения;

Ложное положение о деградации (потере способности к дальнейшим превращениям) энергии в природных процессах;

Ложное положение о "второсортности" теплоты как вида энергии, ее меньшей, по сравнению с другими формами движения, способности к превращению в другие формы движения (виды энергии);

Ложное положение о неизбежном переходе всякой изолированной системы в равновесие;

Не имеющий исключений "закон" возрастания энтропии, который не позволяет сделать никакого заключения о естественных процессах, кроме того, что во всех этих процессах энтропия возрастает;

Гипотетическое положение о необратимости процессов преобразования форм движения, протекающих в природе.

Также хочется сказать, что Мир, в котором мы живем, состоит из разномасштабных открытых систем, развитие которых протекает по единому алгоритму. В основе этого алгоритма заложена присущая материи способность к самоорганизации, проявляющаяся в критических точках системы. Самая крупная из известных человеку систем - это развивающаяся Вселенная.

Обратимые и необратимые процессы , пути изменения состояния термодинамической системы.

Процесс называют обратимым , если он допускает возвращение рассматриваемой системы из конечного состояния в исходное через ту же последовательность промежуточных состояний, что и в прямом процессе, но проходимую в обратном порядке. При этом в исходное состояние возвращается не только система, но и среда. Обратимый процесс возможен, если и в системе, и в окружающей среде он протекает равновесно. При этом предполагается, что равновесие существует между отдельными частями рассматриваемой системы и на границе с окружающей средой. Обратимый процесс - идеализированный случай, достижимый лишь при бесконечно медленном изменении термодинамических параметров. Скорость установления равновесия должна быть больше, чем скорость рассматриваемого процесса.

Если невозможно найти способ вернуть и систему, и тела в окружающей среде в исходное состояние, процесс изменения состояния системы называют необратимым .

Необратимые процессы могут протекать самопроизвольно только в одном направлении; таковы диффузия,теплопроводность, вязкое течение и другое. Для химической реакции применяют понятия термодинамической и кинетической обратимости, которые совпадают только в непосредственной близости к состоянию равновесия На практике нередко встречаются системы, находящиеся в частичном равновесии, т.е. в равновесии по отношению к определенного рода процессам, тогда как в целом система неравновесна. Например, образец закаленной стали обладает пространственной неоднородностью и является системой, неравновесной по отношению к диффузионным процессам, однако в этом образце могут происходить равновесные циклы механической деформации, поскольку времена релаксации диффузии и деформации в твердых телах отличаются на десятки порядков. Следовательно, процессы с относительно большим временем релаксации являются кинетически заторможенными и могут не приниматься во внимание при термодинамич. анализе более быстрых процессов.

Общее заключение о необратимости процессов в природе . Переход тепла от горячего тела к холодному и механической энергии во внутреннюю - это примеры наиболее типичных необратимых процессов. Число подобных примеров можно увеличивать практически неограниченно. Все они говорят о том, что процессы в природе имеют определенную направленность, никак не отраженную в первом законетермодинамики. Все макроскопические процессы в природе протекают только в одном определенном направлении . В обратном направлении они самопроизвольно протекать не могут. Все процессы в природе необратимы, и самые трагические из них - старение и смерть организмов.
Важность этого закона в том, что из него можно вывести заключение о необратимости не только процесса теплопередачи, но и других процессов в природе. Если бы тепло в каких-либо случаях могло самопроизвольно передаваться от холодных тел к горячим, то это позволило бы сделать обратимыми и другие процессы. Все процессы самопроизвольно протекают в одном определенном направлении. Они необратимы. Тепло всегда переходит от горячего тела к холодному, а механическая энергия макроскопических тел - во внутреннюю.
Направление процессов в природе указывается вторым законом термодинамики.