Необратимые термодинамические процессы

Существует множество внутренних и внешних факторов, которые создают необратимость процессов. Внутреннюю необратимость вызывает внутреннее трение молекул жидкости в результате молекулярных сил и турбулентности. Данные силы увеличиваются при увеличении давления газа, так как пространство между молекулами уменьшается. Следовательно, трение, вызванное столкновениями молекул и взаимодействием их электростатических сил, создает необратимые изменения системы и окружающей среды. По данной причине газы можно считать идеальными, если они существуют при низком давлении, где молекулы отделяет большое расстояние. Следовательно, любой процесс может быть внутренне обратимым, если в нем используется идеальная жидкость, в которой нет сил притяжения или отталкивания молекул. Процесс должен происходить очень медленно, чтобы в любой момент свойства газа оставались однородными во всем объеме. Данный критерий устраняет любую необратимость в результате трения из-за турбулентности. Все процессы идеального газа, рассмотренные в данной главе, считаются внутренне обратимыми.

Внешняя необратимость следует из внешних факторов системы. Одна из самых частых причин внешней необратимости — механическое трение. Трение присутствует во всех процессах, где поверхность тела или вещества трется о другую поверхность. Другая причина внешней необратимости — процесс теплопередачи. По своей природе теплопередача происходит только в одном направлении: от более теплой области к более холодной. Следовательно, процесс невозможно полностью обратить, так как теплота не передается от более холодных областей более теплым без применения работы. Адиабатный (изоэнтропический) процесс без трения, является внешне и внутренне обратимым процессом, который часто используется при анализе цикла паровой компрессионной холодильной машины.