系统从一个状态(
始态)变成另一个状态(终态),我们就说:发生了一个
过程(process)。始态和终态的温度相等的过程叫做等温过程。始态和终态的压力相等的过程叫做
等压过程。始态和终态的体积相等的过程叫做等容过程。
理想化是一种重要的
科学方法。研究实际气体时,可以借助于理想气体。研究力学,也可以借助于无
摩擦力的理想过程。热力学也假想了一种理想过程,称为可逆过程。可逆过程是无限接近
平衡态的过程。这里说的可逆,并非通常理解的同时存在正逆两向的过程,而是由始态到终态,再由终态到始态,一个循环,对系统也好,对环境也好,不遗留任何“痕迹”。什么叫“痕迹”?这正是我们要搞清楚的,有待以下慢慢道来。我们在这里只是想说,这种热力学可逆过程是一个理想过程,正如同实际气体都不是理想气体,也正如同实际做
机械功的过程都不会一点摩擦力也不存在,
原电池放电不可能一点点电能也不转变为热能等等“理想化”一样。一切实际过程都是
不可逆过程。理想的热力学可逆过程不存在,却是一种极限过程,对讨论热力学极有意义。
热力学上存在两种理想过程,一种是理想气体的可逆膨胀,一种是原电池的可逆放电,他们都是理想过程,不可能真正存在,但它们所做的功分别是膨胀功和有用功的极限值,所有实际过程
做功在数值上都不可能达到更不可能超过可逆过程所做的功。
热力学还把过程分为
自发过程与
非自发过程。自发过程是自然界自然而然地发生的过程,顺其自然,就会发生;非自发过程则是不会
自然发生的过程,举例如下:
热力学证明了,在一个
封闭系统中若发生自发过程,系统必定具有向环境做有用功的可能性。反之,若必须向一个封闭系统做有用功,系统内才会发生一个过程,这个过程必定是一个非自发过程。