不可逆過程（Irreversible Process）在熱力學和物理化學領域指無法通過系統自身恢複初始狀态的自然現象。該概念在中英詞典中常譯為"irreversible process"，其核心特征表現為能量轉換過程中存在熵增現象。
從微觀視角解析，這類過程伴隨分子無序度的不可逆增加。以金屬氧化反應為例，鐵制品暴露于潮濕環境生成氧化鐵的過程即典型實例，該反應無法自發逆轉至初始金屬狀态（參考：中國科學技術大學《物理化學基礎》）。
熱力學第二定律為該理論提供數學支撐：系統熵變ΔS滿足公式： $$ ΔS{total} = ΔS{system} + ΔS_{surroundings} ≥ 0 $$ 該公式明确揭示不可逆過程的單向性本質（來源：麻省理工學院開放課程《熱力學導論》）。
工程應用中，該原理指導着熱機效率優化設計。卡諾循環理論證實，任何實際熱機效率均低于理想可逆模型，這種差異直接源于不可逆因素的存在（引自：清華大學工程熱物理研究所年度報告）。
不可逆過程是熱力學中的一個核心概念，指系統經曆某一變化後，無法通過逆向操作使系統和外界環境完全恢複初始狀态的過程。其本質與能量耗散、熵增等物理規律密切相關，以下是詳細解釋：
能量耗散
過程中存在摩擦、電阻、黏滞等耗散效應，導緻部分能量轉化為無法利用的形式（如熱能）。例如，機械運動因摩擦生熱而停止，但熱量無法完全變回動能。
熵增原理
根據熱力學第二定律，孤立系統的熵在不可逆過程中必然增加（ΔS > 0）。例如，氣體自由膨脹後，分子分布更混亂，熵增大，無法自發回到原體積。
實際過程的普遍性
真實世界的過程（如燃燒、擴散）均不可逆，而可逆過程（如無摩擦的準靜态膨脹）僅為理想模型。
| 特性 | 不可逆過程 | 可逆過程（理想化） |
|---|---|---|
| 能量損失 | 存在（如摩擦生熱） | 無 |
| 熵變 | 總熵增加（ΔS > 0） | 總熵不變（ΔS = 0） |
| 實際可行性 | 所有自然過程均不可逆 | 僅理論存在 |
不可逆過程限制了熱機效率。例如，卡諾定理指出，實際熱機效率因不可逆損耗（如熱損失、摩擦）而低于理想可逆熱機。公式表示為：
$$
eta_{text{實際}} < 1 - frac{T_C}{T_H}
$$
其中 (T_C) 和 (T_H) 分别為冷源與熱源溫度。
不可逆過程揭示了自然界演化的方向性，是熱力學第二定律的直接體現。理解這一概念有助于分析能量轉換效率、預測化學反應方向，以及優化工程系統設計。
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