不可逆过程的分析

自然界的变化过程都是不可逆的。所谓不可逆，指的是那些自发进行的变化，不可能自发地回到原来的状态，而对外界不发生任何影响。在物理学上对可逆与不可逆过程的定义是：一个系统由某一状态出发，经过某一过程达到另一状态，如果存在另一过程，它能使系统和外界完全复原（系统回到原来状态，同时消除了系统对外界的一切影响），则原来的过程称为可逆过程；反之，如果用任何方法都不可能使系统和外界完全复原，则原来的过程称为不可逆过程。河水能从高处流向低处，这就是不可逆过程，因为水不可能自发地再从低处回到高处。这里“自发地”三个字很重要，因为我们完全可以用抽水机把水从低处抽到高处，即需要外界对水做功，于是外界发生了变化，产生了影响，这种影响是不可能消除的。这样的例子可以举出很多很多：煤炭燃烧可以放出热量，而反过来则不可能把放出的热量完全收回再变国煤炭；生命的孕育、生长、衰老、死亡，都不可能逆向进行……

可逆过程是否存在呢？应该说它只在理论上存在，只有理想的无耗散的准静态过程才是可逆的。这里的条件是①无耗散的过程，②准静态过程。

滑动摩擦力做功是典型的耗散过程，它要消耗机械能而生热，生成的热不可能全部再转化为机械功。其他能量转化为热的过程也是耗散过程，如电流通过电阻生热等。扩散过程也是典型的耗散过程，两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合起来，但不会再自发地分离。

准静态过程是指那种充分缓慢的变化过程，过程中的每一个状态都是热平衡态，而从一个平衡态变为另一个平衡态所需的时间都比想象时间长得多。凡中间态是不平衡态的过程都是非准静态过程，例如气体自由膨胀过程中各处的压强不均匀，是力学不平衡；从高温到低温的热传导过程中各处温度不均匀，是热学不平衡；断开电源而发生自感现象的过程中，各处的电场、磁场不均匀，是电学不平衡；燃料燃烧过程中化学势不均匀，是化学不平衡，等等，这些都是非准静态过程。各种生命现象则更是远离平衡态的复杂过程。一切非准静态过程都是不可逆过程。

无耗散的准静态过程，是一种纯理想的过程，实际过程都不可足这样的条件，因此实际过程都是不可逆过程。真正的可逆过程虽然在实际中并不存在，但在热力学的理论研究中却意义重大，在前一个专题“热量”中提到的卡诺循环就是可逆循环。

既然实际过程都是不可逆过程，这些不可逆过程向哪个方向进行呢？热力学第二定律正是关于实际不可逆过程进行方向的高

度概括。下面我们将说明：一切不可逆过程都是向着熵增加的方向进行，也就是向着能的“贬值”的方向进行。