熱力学における非可逆過程とは何ですか?

熱力学では、プロセスを元に戻して初期状態に戻すことができない場合、そのプロセスを非可逆性と呼びます。言い換えれば、これは一方向に進行し、元に戻すことはできないプロセスです。たとえば、加熱されて膨張するガスの容器を考えてみましょう。ガスは広がってより大きな体積を占め、温度が上昇します。このプロセスは元に戻すことができないため、不可逆的です。ガスが膨張して温度が上昇すると、圧縮して元の容器に戻したり、元の温度に冷却したりすることはできません。非可逆プロセスのもう 1 つの例は、2 つの物質の混合です。 2 つの物質が混合されると、それらを再度分離することはできないため、このプロセスは非可逆的です。対照的に、可逆的プロセスとは、元に戻して系を初期状態に戻すことができるプロセスです。たとえば、ガスを圧縮して加熱すると、圧力が解放されると膨張して冷却されます。このプロセスは、気体を元の状態に戻すことができるため、可逆的です。非可逆プロセスは、熱力学において重要です。なぜなら、非可逆プロセスは、閉じた系の総エントロピーは時間の経過とともに減少できないという熱力学の第 2 法則において重要な役割を果たすからです。非可逆プロセスはシステムのエントロピーを増大させますが、これらを元に戻してシステムを初期状態に戻すことはできません。