Reversibel proces (termodynamik)

termodynamiske processer kan udføres på en af to måder: reversibelt eller irreversibelt. Reversibilitet betyder, at reaktionen fungerer kontinuerligt ved kvasiligevægt. I en ideel termodynamisk reversibel proces ville energien fra arbejde udført af eller på systemet maksimeres, og den fra varme ville være nul. Imidlertid kan varme ikke fuldt ud konverteres til arbejde og vil altid gå tabt til en vis grad (til omgivelserne). (Dette gælder kun i tilfælde af en cyklus. I tilfælde af en ideel proces kan varme omdannes fuldstændigt til arbejde, f.eks. isotermisk udvidelse af en ideel gas i et stempel–cylinderarrangement.) Fænomenet maksimeret arbejde og minimeret varme kan visualiseres på en trykvolumengraf som området under ligevægtskurven, der repræsenterer udført arbejde. For at maksimere arbejdet skal man følge ligevægtskurven præcist.

Irreversible processer er derimod et resultat af at afvige fra kurven og derfor reducere mængden af det samlede arbejde, der udføres; en irreversibel proces kan beskrives som en termodynamisk proces, der afviger fra ligevægt. Irreversibilitet defineres som forskellen mellem det reversible arbejde og det faktiske arbejde for en proces. Når det beskrives med hensyn til tryk og volumen, forekommer det, når trykket (eller volumenet) i et system ændres så dramatisk og øjeblikkeligt, at volumenet (eller trykket) ikke har tid til at nå ligevægt. Et klassisk eksempel på irreversibilitet er at lade en vis mængde gas frigives i et vakuum. Ved at frigive tryk på en prøve og således lade den optage et stort rum, er systemet og omgivelserne ikke i ligevægt under ekspansionsprocessen, og der er lidt arbejde udført. Imidlertid kræves der betydeligt arbejde med en tilsvarende mængde energi, der spredes som varmestrøm til miljøet, for at vende processen (komprimere gassen tilbage til dens oprindelige volumen og temperatur).

en alternativ definition af en reversibel proces er en proces, der, efter at den har fundet sted, kan vendes og, når den vendes, returnerer systemet og dets omgivelser til deres oprindelige tilstande. I termodynamiske termer vil en proces, der “finder sted”, henvise til dens overgang fra en tilstand til en anden.