主な違い – 周期的過程と可逆的過程
系で起こる過程には、循環過程と可逆過程の2つの名前があります。
循環過程は、系が初期状態に戻る熱力学的過程です。
可逆過程は、系を初期状態に戻すために逆戻りさせることができる過程です。
環状過程と可逆過程の主な違いは、すべての環状過程が可逆過程であるが、すべての可逆過程が環状過程であるとは限らないことである。
サイクリックプロセスとは
熱力学における循環過程は、進行した後、初期状態に戻る化学過程です。
したがって、循環過程のPV曲線は囲み曲線となる。
このPV曲線のサイクルが時計回りであれば、そのプロセスは仕事をしたことになる。
しかし、サイクルが反時計回りであれば、システムに対して仕事が行われたことになる。
図1: 周期過程のPV曲線
詳細を説明する前に、「仕事」と「熱」という用語の意味を知っておくことが重要です。
熱力学では、仕事とは、ある系から別の系へ、エントロピーの変化なしに伝達されるエネルギー量のことである。
熱とは、高温の系から低温の系に移動するエネルギーです。
周期的熱力学過程の種類
周期的熱力学過程には4つのタイプがあります。
一定温度での膨張率
これは等温膨張とも呼ばれる。
等温とは、その過程を通して温度が一定であることを示す。
系が膨張するとき、系は仕事をし、内部エネルギーを一定に保つために熱が加えられる（等温）。
一定体積での熱の除去
これは等容過程とも呼ばれる。
これは等容過程と呼ばれ、体積が一定の過程です。
体積が一定なので、系に（あるいは系に）仕事は発生しない。
しかし、温度は変化する。
一定圧力での圧縮
等温圧縮とも呼ばれる。
圧縮すると体積が減るので、系に仕事が発生する。
内部エネルギーは一定なので、系から熱が放出される。
一定体積での熱の付加
この過程は、等容過程の逆です。
可逆プロセスとは
可逆過程とは、ある系の初期状態を得るために逆戻りすることができる過程のことである。
ある化学反応（過程）が終了すると、系の初期状態が変化する。
つまり、系がある過程を経ることで、系は初期状態から最終状態に変化する。
もし、その過程を逆にして初期状態に戻せるなら、その過程を可逆過程と呼ぶ。
例えば、システムの初期状態をA、最終状態をBとしたとき、この変化を引き起こしたプロセスを逆行させることができれば、このプロセスは可逆プロセスであると言える。
ただし、この逆過程では元の状態Aが得られるはずで、周囲の性質は変わらない（熱力学的な性質が変わらない）はずです。
可逆過程は、完全に元に戻すことができ、その過程があったことを示す痕跡がない初期状態に戻すことができる。
可逆過程が発生するためには、2つの重要な要素があります。
1.無限大に小さい時間で起こること。
つまり、測定すらできない時間であること。
第二に、システムの初期状態と最終状態が互いに平衡であること。
そうでなければ、プロセスは可逆的ではありません。
循環的プロセスと可逆的プロセスの違い
定義
サイクリックプロセス。
循環過程とは、進行した後、初期状態に戻る化学過程のこと。
可逆過程。
可逆的プロセスとは、あるシステムの初期状態を得るために逆戻りすることができるプロセスです。
リバーシブル
循環プロセス。
循環プロセスには可逆的なものと不可逆的なものがあります。
可逆過程。
可逆的なプロセスは、本質的に可逆です。
PVカーブ
サイクリック・プロセス。
周期的プロセスは、PVカーブが囲まれている。
リバーシブルプロセス。
可逆プロセスは、囲まれたPVカーブではありません。
結論
熱力学における循環過程と可逆過程は、過程終了後に最初の熱力学的状態に戻ることができる化学過程です。
環状過程と可逆過程の大きな違いは、環状過程はすべて可逆過程であるが、可逆過程は必ずしも環状過程でないことである。
