3.12. Два признака необратимости процесса

Анализируя понятия обратимых и необратимых процессов, мы путем некоторых общих, но еще недостаточно убедительных рассуждений, подтвержденных примерами, показали, что неравновесность процесса является признаком и причиной его необратимости. Теперь мы имеем возможность строго доказать это утверждение. Вспомним прежде всего, что понятия обратимого и необратимого процессов относятся к абсолютно изолированной системе.

Пусть система переходит из состояния 1 в состояние 2. Если хотя бы один из процессов, протекающих при этом внутри системы, неравновесен, то, как мы только что убедились,

Следовательно, для возвращения системы в исходное состояние 1 без каких бы то ни было изменений в окружающем мире требуется, чтобы произошел процесс, сопровождающийся уменьшением энтропии изолированной системы от значения до значения Но такой процесс, как было доказано, невозможен (так как для изолированной системы всегда Следовательно, процесс необратим, и необратим он только потому, что он был неравновесен.

Вышеприведенное формально-термодинамическое рассуждение так же, как и известное молекулярно-кинетическое рассмотрение, показывает, что причиной необратимости процесса служит неравновесность процесса хотя бы в одной из его стадий. Таким образом, для необратимости процесса имеются два признака. Первым признаком является неравновесность процесса. Если в какой-либо своей части в какой-либо момент времени процесс, испытываемый системой, был неравновесен, то в таком случае процесс в целом окажется необратимым. Здесь мы судим о том, обратим или необратим процесс, по динамической характеристике протекания процесса. Вторым признаком служит возрастание энтропии: если энтропия изолированной системы увеличилась, значит, процесс был необратимый. В этом случае мы о необратимости процесса судим, по сопоставлению конечного и начального состояний.