Что означает «Обратимый процесс можно обратить, вызывая бесконечно малые изменения внешних условий»?

Стимулирование означает убеждение или приведение в действие, а не непосредственное изменение чего-либо. Примеры: вы побуждаете кого-то двигаться, убеждая его или укалывая булавкой; вы вызываете изменение объема, применяя внешнее давление; вы вызываете заряд от Земли на заземленный проводник, приближая к нему другой заряд.

То, как сформулировано утверждение (... процесс, направление которого можно изменить, индуцируя...), кажется, подразумевается, что некое внешнее воздействие (может быть даже сознательный наблюдатель, который принимает решение обратить его вспять) требуется для того, чтобы система пошла назад по обратимому процессу, который она выполнила. Но обратимый процесс, который по определению не вызывает изменения энтропии Вселенной, не имеет связанного с ним однозначного направления. Это означает, что он может двигаться вперед и назад сам по себе, без предпочтения какого-либо направления. Это кажется противоречащим нашей способности изобразить обратимый путь на термодинамической диаграмме, показывающей, как система подвергается (обратимому) переходу из одного состояния в другое. Это противоречие исчезает, когда мы рассматриваем обратимый путь как предел квазистатического процесса (см. Термодинамику Каллена).

Предположим, что термодинамическая система меняет состояние с$1$к$2$, изображенные в виде двух отдельных точек на термодинамической диаграмме. Теперь вы должны знать, что на термодинамическую диаграмму можно нанести только состояния равновесия. Предположим, что при переходе из состояния$1$к$2$, система проходит цепочку промежуточных состояний равновесия,$p_1,p_2,...,p_n$, следующее:$1\to p_1\to p_2\to ...\to p_n\to 2$. Между любыми двумя последовательными состояниями равновесия процесс необратим. Однако по мере увеличения количества точек на пути до бесконечности, т.е. в пределе$n\to\infty$, вы получаете непрерывный путь, который есть не что иное, как обратимый путь, соединяющий состояния$1$и$2$. ^*

Теперь, чтобы взять систему из состояния$1$к$p_1$скажем, оба из них являются состояниями равновесия, необходимо, чтобы некоторые ограничения на систему были ослаблены. Чтобы взять конкретный пример, рассмотрим обратимое расширение газа в системе поршень-цилиндр. Окружающее давление должно быть лишь немного ниже давления газа, чтобы газ расширился лишь на незначительную величину, создавая, таким образом, лишь незначительное количество энтропии. В исходном равновесном состоянии давление окружающей среды было равно давлению газа, и это ограничение было несколько ослаблено (иначе система не меняет своего состояния, не считаясь с флуктуациями). Однако если это ограничение будет восстановлено, т. е. если окружающее давление будет увеличено на небольшую величину, чтобы оно вернулось к своему начальному давлению, то газ также вернется в свое начальное состояние. Конечно, этот процесс также будет генерировать (небольшое количество) энтропии,$p_1$приближается к состоянию$1$сколь угодно близким, генерируемая энтропия может быть сделана сколь угодно малой (это утверждение верно и для прямого процесса). Именно об этом говорится в статье в Википедии. Однако насколько государство$1$не тождественно состоянию$p_1$, но только очень близко, то это необратимый процесс и поэтому требует наведения (это слово является лишь удобной заменой «манипулирования ограничениями на рассматриваемую термодинамическую систему»).

^{* _{Возникает вопрос о том, как континуум точек получается с помощью предела, который фактически дает вам исчисляемую бесконечность; я не знаю ответа}}

В этом контексте слово «индуцировать», по-видимому, означает «быть вызванным извне, а не изнутри». То есть в окружающей среде есть что-то, что заставляет систему претерпевать (обратимые) изменения.

В некотором смысле это можно принять в качестве альтернативного определения или, по крайней мере, критерия необратимости. Если изменения вызваны, есть шанс, что они обратимы. Если они спонтанно возникают внутри самой системы, то они необратимы. Следует отметить, что эта идея зависит от определения системы, ее объема и так далее.