
可逆過程(Reversible Process)是熱力學中的核心概念,指系統在狀态變化過程中能通過無限緩慢的調整,使系統與環境完全恢複到初始狀态而不留下任何痕迹的假想過程。該術語在《英漢綜合物理學詞彙》中對應"reversible process",強調路徑的平衡特性與能量轉換的理想化條件。
從熱力學角度分析,可逆過程需滿足三個關鍵條件:
英國物理學家開爾文勳爵在《自然哲學的數學原理》中首次系統論述該概念,指出真實過程均存在不可逆性,而可逆過程是研究熱機效率的理論基準。美國國家标準技術研究所(NIST)的熱力學手冊明确将其定義為"無限小溫差驅動的熱力循環"。
實際工程應用中,可逆過程雖無法實現,但為卡諾循環、熵變計算等理論模型提供基礎框架。例如在理想氣體等溫膨脹過程中,系統通過無限緩慢的活塞運動實現最大功輸出,這一模型被收錄于《物理學基礎》教材第七章。
可逆過程是熱力學中的一個核心概念,指系統經曆某一過程後,若能夠通過逆向操作使系統和外界完全恢複到初始狀态,且不留下任何痕迹的過程。其本質是一種理想化的假設,現實中不存在,但對理論分析具有重要意義。
準靜态性
過程必須無限緩慢,每一步都處于平衡态。例如,理想氣體被無限緩慢地壓縮或膨脹時,壓強、溫度等參數始終與外界保持平衡。
無耗散效應
過程中不存在摩擦、黏滞、電阻等能量耗散現象。例如,若氣缸與活塞之間無摩擦,且氣體變化時無熱傳導損失,則接近可逆過程。
雙向可逆性
正逆過程疊加後,系統和環境的淨變化為零。例如,理想氣體等溫可逆膨脹時吸收的熱量,在壓縮時會完全釋放回環境。
例如,在理想氣體的可逆等溫膨脹中,系統對環境做的功最大,而實際快速膨脹時因湍流等耗散因素,做功量會減少。這種理想化模型為工程熱力學分析提供了重要工具。
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