Министерство путей сообщения Российской Федерации

Дальневосточный государственный университет путей сообщения

Кафедра «Химии и Экологии»

По расчетно-графической работе на тему:

Необратимость процессов в природе и стрела времени

Выполнил: студент 318 группы

Трофимец А.А.

Проверил преподаватель:

Дрюцкая С.М.

Хабаровск 2010

1.Введение 3

2.Общая характеристика и формулировка

второго закона термодинамики 4

3. Понятие энтропии 8

4. Стрела времени 10

5. Заключение 11

6. Список литературы 12

Введение

Закон сохранения энергии утверждает, что количество энергии при любых ее превращениях остается неизменным. Но он ничего не говорит о том, какие энергетические превращения возможны. Между тем многие процессы, вполне допустимые с точки зрения закона сохранения энергии, никогда не протекают в действительности.

Закон сохранения энергии не запрещает процессы, которые на опыте не происходят:

- нагревание более нагретого тела более холодным;

Самопроизвольное раскачивание маятника из состояния покоя;

Собирание песка в камень и т.д.

Процессы в природе имеют определенную направленность. В обратном направлении самопроизвольно они протекать не могут.

Второй закон термодинамики, являясь важнейшим законом природы, определяет направление, по которому протекают термодинамические процессы, устанавливает возможные пределы превращения теплоты в работу при круговых процессах, позволяет дать строгое определение таких понятий, как энтропия, температура и т.д.

Общая характеристика и формулировка второго закона термодинамики

Естественные процессы всегда направлены в сторону достижения системой равновесного состояния (механического, термического или любого другого). Это явление отражено вторым законом термодинамики, имеющим большое значение и для анализа работы теплоэнергетических машин. В соответствии с этим законом, например, теплота самопроизвольно может переходить только от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой. Для осуществления обратного процесса должна быть затрачена определенная работа. В связи с этим второй закон термодинамики можно сформулировать следующим образом: невозможен процесс, при котором теплота переходила бы самопроизвольно от тел более холодных к телам более теплым (постулат Клаузиуса, 1850 г.).

Второй закон термодинамики определяет также условия, при которых теплота может, как угодно долго преобразовываться в работу. В любом разомкнутом термодинамическом процессе при увеличении объема совершается положительная работа:

где l – конечная работа,

v 1 и v 2 – соответственно начальный и конечный удельный объем;

но процесс расширения не может продолжаться бесконечно, следовательно, возможность преобразования теплоты в работу ограничена.

Непрерывное преобразование теплоты в работу осуществляется только в круговом процессе или цикле.

Каждый элементарный процесс, входящий в цикл, осуществляется при подводе или отводе теплоты dQ, сопровождается совершением или затратой работы, увеличением или уменьшением внутренней энергии, но всегда при выполнении условия dQ=dU+dL и dq=du+dl, которое показывает, что без подвода теплоты (dq=0) внешняя работа может совершаться только за счет внутренней энергии системы, и, подвод теплоты к термодинамической системе определяется термодинамическим процессом. Интегрирование по замкнутому контуру дает:

,
, так как .

Здесь Q Ц и L Ц - соответственно теплота, превращенная в цикле в работу, и работа, совершенная рабочим телом, представляющая собой разность |L 1 | - |L 2 | положительных и отрицательных работ элементарных процессов цикла.

Элементарное количество теплоты можно рассматривать как подводимое (dQ>0) и отводимое (dQ<0) от рабочего тела. Сумма подведенной теплоты в цикле |Q 1 |, а сумма отведенной теплоты |Q 2 |. Следовательно,

L Ц =Q Ц =|Q 1 | - |Q 2 |.

Подвод количества теплоты Q 1 к рабочему телу возможен при наличии внешнего источника с температурой выше температуры рабочего тела. Такой источник теплоты называется горячим. Отвод количества теплоты Q 2 от рабочего тела также возможен при наличии внешнего источника теплоты, но с температурой более низкой, чем температура рабочего тела. Такой источник теплоты называется холодным. Таким образом, для совершения цикла необходимо иметь два источника теплоты: один с высокой температурой, другой с низкой. При этом не все затраченное количество теплоты Q 1 может быть превращено в работу, так как количество теплоты Q 2 передается холодному источнику.

Условия работы теплового двигателя сводятся к следующим:

необходимость двух источников теплоты (горячего и холодного);

циклическая работа двигателя;

передача части количества теплоты, полученной от горячего источника, холодному без превращения ее в работу.

В связи с этим второму закону термодинамики можно дать еще несколько формулировок:

передача теплоты от холодного источника к горячему невозможна без затраты работы;

невозможно построить периодически действующую машину, совершающую работу и соответственно охлаждающую тепловой резервуар;

природа стремится к переходу от менее вероятных состояний к более вероятным.

Следует подчеркнуть, что второй закон термодинамики (так же как и первый), сформулирован на основе опыта.

В наиболее общем виде второй закон термодинамики может быть сформулирован следующим образом: любой реальный самопроизвольный процесс является необратимым. Все прочие формулировки второго закона являются частными случаями наиболее общей формулировки.

В.Томсон (лорд Кельвин) предложил в 1851 г. следующую формулировку: невозможно при помощи неодушевленного материального агента получить от какой-либо массы вещества механическую работу посредством охлаждения ее ниже температуры самого холодного из окружающих предметов.

М.Планк предложил формулировку более четкую, чем формулировка Томсона: невозможно построить периодически действующую машину, все действие которой сводилось бы к понятию некоторого груза и охлаждению теплового источника. Под периодически действующей машиной следует понимать двигатель, непрерывно (в циклическом процессе) превращающий теплоту в работу. В самом деле, если бы удалось построить тепловой двигатель, который просто отбирал бы теплоту от некоторого источника и непрерывно (циклично) превращал его в работу, то это противоречило бы положению о том, что работа может производиться системой только тогда, когда в этой системе отсутствует равновесие (в частности, применительно к тепловому двигателю – когда в системе имеется разность температур горячего и холодного источников).

Если бы не существовало ограничений, накладываемых вторым законом термодинамики, то это означало бы, что можно построить тепловой двигатель при наличии одного лишь источника теплоты. Такой двигатель мог бы действовать за счет охлаждения, например, воды в океане. Этот процесс мог бы продолжаться до тех пор, пока вся внутренняя энергия океана не была бы превращена в работу. Тепловую машину, которая действовала бы таким образом, В.Ф.Оствальд удачно назвал вечным двигателем второго рода (в отличие от вечного двигателя первого рода, работающего вопреки закону сохранения энергии). В соответствии со сказанным формулировка второго закона термодинамики, данная Планком, может быть видоизменена следующим образом: осуществление вечного двигателя второго рода невозможно.

Следует заметить, что существование вечного двигателя второго рода не противоречит первому закону термодинамики; в самом деле, в этом двигателе работа производилась бы не из ничего, а за счет внутренней энергии, заключенной в тепловом источнике, так, что с количественно стороны процесс получения работы из теплоты в данном случае не был бы невыполнимым. Однако существование такого двигателя невозможно с точки зрения качественной стороны процесса перехода теплоты между телами.

Понятие энтропии

Несоответствие между превращением теплоты в работу и работы в теплоту приводит к односторонней направленности реальных процессов в природе, что и отражает физический смысл второго начала термодинамики в законе о существовании и возрастании в реальных процессах некой функции, названной энтропией , определяющей меру обесценения энергии.

Часто второе начало термодинамики преподносится как объединенный принцип существования и возрастания энтропии.

Принцип существования энтропии формулируется как математическое выражение энтропии термодинамических систем в условиях обратимого течения процессов:

Принцип возрастания энтропии сводится к утверждению, что энтропия изолированных систем неизменно возрастает при всяком изменении их состояния и остается постоянной лишь при обратимом течении процессов:

Оба вывода о существовании и возрастании энтропии получаются на основе какого-либо постулата, отражающего необратимость реальных процессов в природе. Наиболее часто в доказательстве объединенного принципа существования и возрастания энтропии используют постулаты Р.Клаузиуса, В.Томпсона-Кельвина, М. Планка.

В действительности принципы существования и возрастания энтропии ничего общего не имеют. Физическое содержание: принцип существования энтропии характеризует термодинамические свойства систем, а принцип возрастания энтропии – наиболее вероятное течение реальных процессов. Математическое выражение принципа существования энтропии – равенство, а принципа возрастания – неравенство. Области применения: принцип существования энтропии и вытекающие из него следствия используют для изучения физических свойств веществ, а принцип возрастания энтропии – для суждения о наиболее вероятном течении физических явлений. Философское значение этих принципов также различно.

В связи с этим принципы существования и возрастания энтропии рассматриваются раздельно и математические выражения их для любых тел получаются на базе различных постулатов.

Вывод о существовании абсолютной температуры T и энтропии s как термодинамических функций состояния любых тел и систем составляет основное содержание второго закона термодинамики и распространяется на любые процессы – обратимые и необратимые.

Стрела времени

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 ставить 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.

Заключение

В связи с тем, что непрерывное получение работы из теплоты возможно только при условии передачи части отбираемой от горячего источника теплоты холодному источнику, следует подчеркнуть важную особенность тепловых процессов: механическую работу, электрическую работу, работу магнитных сил и т.д. можно без остатка превратить в теплоту. Что же касается теплоты, то только часть ее может, превращена в периодически повторяющемся процессе в механическую и другие виды работ; другая ее часть неизбежно должна быть передана холодному источнику. Этой важнейшей особенностью тепловых процессов определяется то особое положение, которое занимает процесс получения работы из теплоты любых других способов получения работы (например, получения механической работы за счет кинетической энергии тела, получения электроэнергии за счет механической работы, производства работы магнитным полем за счет электроэнергии и т.д.). При каждом из этих способов преобразования часть энергии должна затрачиваться на неизбежные необратимые потери, такие как трение, электросопротивление, магнитная вязкость и др., переходя при этом в теплоту.

Список литературы:

Г.Я. Мякишев, А.З. Синяков. Молекулярная физика и термодинамика. Учебник для углубленного изучения физики, 2002

Кириллин В.А. и др. Техническая термодинамика: Учебник для вузов.- 4-е изд., перераб.- М.: Энергоатомиздат, 1983.

Основы теплотехники /В.С. Охотин, В.Ф. Жидких, В.М. Лавыгин и др.- М.: Высшая школа, 1984.

Поршаков Б.П., Романов Б.А. Основы термодинамики и теплотехники.- М.: Недра, 1988.

Теплотехника /под ред. В.И. Крутова.- М.: Машиностроение, 1986

Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы (справочник).- М.: Энергия, 1980.

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.

Нагретые тела сами собой остывают, передавая свою энергию более холодным окружающим телам. Обратный процесс передачи теплоты от холодного тела к горячему не противоречит закону сохранения энергии, но на самом деле не происходит.

Другой пример. Колебания маятника, выведенного из положения равновесия, затухают (рис. 5.11; 1, 2, 3, 4 - последовательные положения маятника при максимальных отклонениях от положения равновесия). За счет работы сил трения механическая энергия убывает, а температура маятника и окружающего воздуха слегка повышается. Энергетически допустим и обратный процесс, когда амплитуда колебаний маятника увеличивается за счет охлаждения самого маятника и окружающей среды. Но такой процесс никогда не наблюдался. Механическая энергия самопроизвольно переходит во внутреннюю, но не наоборот. При этом упорядоченное движение тела как целого превращается в неупорядоченное тепловое движение слагающих его молекул.

Число подобных примеров можно увеличить практически неограниченно. Все они говорят о том, что процессы в природе имеют определенную направленность, никак не отраженную в первом законе термодинамики. Все процессы в природе протекают только в одном определенном направлении. В обратном направлении самопроизвольно они протекать не могут. Все процессы в природе необратимы, и самые трагические из них - старение и смерть организмов.

Уточним понятие необратимого процесса. Необратимым процессом может быть назван такой процесс, обратный которому может протекать только как одно из звеньев более сложного процесса. Так, в примере с маятником можно вновь увеличить амплитуду колебаний маятника, подтолкнув его рукой. Но это увеличение амплитуды возникает не само собой, а становится возможным в результате более сложного процесса, включающего толчок рукой. Можно в принципе перевести теплоту от холодного тела к горячему, но для этого нужна холодильная установка, потребляющая энергию, и т. д.

Математически необратимость механических процессов выражается в том, что уравнения движения макроскопических тел изменяются с изменением знака времени. Они, как говорят, не инвариантны при преобразовании t ® -t. Ускорение не меняет знака при t ® -t. Силы, зависящие от расстояний, также не меняют знака. Знак при замене t на -t меняется у скорости. Именно поэтому при совершении работы силами трения, зависящими от скорости, кинетическая энергия тела необратимо переходит во внутреннюю.

Хорошей иллюстрацией необратимости явлений в природе служит просмотр кинофильма в обратном направлении. Например, падение хрустальной вазы со стола будет выглядеть следующим образом. Лежащие на полу осколки вазы устремляются друг к другу и, соединяясь, образуют целую вазу. Затем ваза возносится вверх и вот уже спокойно стоит на столе. То, что мы видим на экране, могло бы происходить в действительности, если бы процессы можно было обратить. Нелепость происходящего проистекает из того, что мы привыкли к определенной направленности процессов и не допускаем возможности их обратного течения. А ведь такой процесс, как восстановление вазы из осколков, не противоречит ни закону сохранения энергии, ни законам механики, ни вообще каким-либо законам, кроме второго закона термодинамики, который мы сформулируем в следующем параграфе.

Процессы в природе необратимы. Наиболее типичными необратимыми процессами являются:

1) переход теплоты, от горячего тела к холодному;

2) переход механической энергии во внутреннюю.

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.