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Reversibel / irreversibel

Eine Zustandsänderung ist dann reversibel, wenn sowohl das System als auch die Umgebung wieder in ihren Ursprungszustand zurückgeführt werden können.

Dies ist gleichbedeutend mit einer Zustandsänderung, bei der keine Entropie produziert wird.

Eine Zustandsänderung, die nicht reversibel ist, wir als irreversibel bezeichnet.

Eine irreversible Prozessführung ist automatisch mit Entropieproduktion verbunden und ist damit immer ein sicherer Hinweis darauf, dass der Prozess nicht optimal abläuft. Hier gibt es also - zumindest theoretisch - Potential die Effizienz zu erhöhen. Umgekehrt stellt ein reversibler Prozess immer den unter den gegebenen Umständen bestmöglichen Prozess dar. Selbst wenn sein Wirkungsgrad nicht bei 100% liegt, so steht fest, dass dieser Prozess nicht mehr verbessert werden kann. Wenn z.B. eine Wärmekraftmaschine die Wärme einer Wärmequelle bei 900 K in einer Umgebung von 300 K zu 2/3 nutzt, um damit Arbeit zu verrichten (und nur 1/3 als Abwärme abgibt), so erreicht sie damit den Carnot-Wirkungsgrad und kann trotz eines Wirkungsgrads von "nur" 66,6% nicht weiter verbessert werden. Sie arbeitet nämlich reversibel. Mit der von ihr bereitgestellten Arbeit könnte eine (wiederum reversibel arbeitende) Wärmepumpe die Abwärme wieder von 300 K auf 900 K anheben.

Nun noch ein Beispiel für einen irreversiblen Vorgang, der nur auf den ersten Blick reversibel ist: Das Vermischen von Salz und Pfeffer ist irreversibel, obwohl man zunächst einwenden könnte, dass doch Salz und Pfeffer wieder auseinander sortiert werden könnten. Wie eingangs geschrieben, muss sich aber nicht nur das System (Salz + Pfeffer) selbst, sondern auch die Umgebung in Ihren Ursprungszustand zurückversetzen lassen. Das trifft hier nicht zu, da sich die Umgebung, also z. B. der Mensch, der das Sortieren durchführt, verändert hat und nicht in ihren Ursprungszustand, den sie vor der Vermischung hatte, zurückkehrt. Was ist damit konkret gemeint? Nun, der Mensch hat beim Sortieren denken und seine Arme und Hände bewegen, also arbeiten, müssen und dabei Nahrung verdaut und Wärme an seine Umgebung abgegeben.)