Reversibel process (termodynamik)

termodynamiska processer kan utföras på ett av två sätt: reversibelt eller irreversibelt. Reversibilitet innebär att reaktionen arbetar kontinuerligt vid kvasiequilibrium. I en idealisk termodynamiskt reversibel process skulle energin från arbete som utförs av eller på systemet maximeras, och det från värme skulle vara noll. Värmen kan dock inte helt omvandlas till arbete och kommer alltid att gå förlorad i viss utsträckning (till omgivningen). (Detta gäller endast vid en cykel. Vid en idealisk process kan värme omvandlas helt till arbete, t.ex. isotermisk expansion av en idealisk gas i ett kolvcylinderarrangemang.) Fenomenet maximerat arbete och minimerad värme kan visualiseras på ett tryckvolymdiagram som området under jämviktskurvan, vilket representerar utfört arbete. För att maximera arbetet måste man följa jämviktskurvan exakt.

irreversibla processer är å andra sidan ett resultat av att avvika från kurvan, vilket minskar mängden övergripande arbete; en irreversibel process kan beskrivas som en termodynamisk process som avviker från jämvikt. Irreversibilitet definieras som skillnaden mellan det reversibla arbetet och det faktiska arbetet för en process. När det beskrivs i termer av tryck och volym inträffar det när trycket (eller volymen) i ett system förändras så dramatiskt och omedelbart att volymen (eller trycket) inte har tid att nå jämvikt. Ett klassiskt exempel på irreversibilitet är att tillåta en viss volym gas att släppas ut i vakuum. Genom att släppa tryck på ett prov och därmed låta det uppta ett stort utrymme är systemet och omgivningen inte i jämvikt under expansionsprocessen och det görs lite arbete. Emellertid kommer betydande arbete att krävas, med en motsvarande mängd energi som släpps ut som värmeflöde till miljön, för att vända processen (komprimera gasen tillbaka till sin ursprungliga volym och temperatur).

en alternativ definition av en reversibel process är en process som, efter att den har ägt rum, kan vändas och, när den vänds, returnerar systemet och dess omgivning till deras initiala tillstånd. I termodynamiska termer skulle en process som ”äger rum” hänvisa till dess övergång från ett tillstånd till ett annat.