Was bedeutet „Ein umkehrbarer Prozess kann rückgängig gemacht werden, indem unendlich kleine Änderungen der äußeren Bedingungen herbeigeführt werden“?

Induzieren heißt überreden oder herbeiführen, nicht direkt etwas verändern. Beispiele: Sie veranlassen jemanden, sich zu bewegen, indem Sie ihn überreden oder ihn mit einer Nadel stechen; Sie induzieren eine Volumenänderung, indem Sie äußeren Druck ausüben; Sie bringen eine Ladung dazu, von der Erde auf einen geerdeten Leiter zu kommen, indem Sie eine andere Ladung in die Nähe bringen.

Die Art und Weise, wie die Aussage formuliert ist (... ein Prozess, dessen Richtung durch Induzieren umgekehrt werden kann...), scheint es zu implizieren, dass eine externe Instanz (möglicherweise sogar ein bewusster Beobachter, der die Entscheidung trifft, es umzukehren) erforderlich ist, um das System dazu zu bringen, in einem reversiblen Prozess, den es ausgeführt hat, rückwärts zu gehen. Aber einem reversiblen Prozess, der per Definition keine Entropieänderung des Universums verursacht, ist keine eindeutige Richtung zugeordnet. Das bedeutet, dass es von alleine vorwärts und rückwärts gehen kann, ohne eine Richtung zu bevorzugen. Dies scheint unserer Fähigkeit zu widersprechen, einen reversiblen Pfad in einem thermodynamischen Diagramm darzustellen, das zeigt, wie ein System einen (reversiblen) Wechsel von einem Zustand in einen anderen erfährt. Dieser Widerspruch verschwindet, wenn wir einen reversiblen Weg als Grenze eines quasistatischen Prozesses sehen (siehe Thermodynamik von Callen).

Angenommen, ein thermodynamisches System ändert seinen Zustand ab$1$Zu$2$, aufgetragen als zwei unterschiedliche Punkte in einem thermodynamischen Diagramm. Nun müssen Sie sich darüber im Klaren sein, dass in einem thermodynamischen Diagramm nur Gleichgewichtszustände dargestellt werden können. Angenommen, Sie gehen vom Staat aus$1$Zu$2$, durchläuft das System eine Kette von Gleichgewichtszwischenzuständen,$p_1,p_2,...,p_n$, folgendermaßen:$1\to p_1\to p_2\to ...\to p_n\to 2$. Zwischen zwei beliebigen aufeinanderfolgenden Gleichgewichtszuständen ist der Prozess irreversibel. Allerdings erhöht man so die Anzahl der Punkte auf dem Weg unendlich, dh im Limit$n\to\infty$, erhalten Sie einen kontinuierlichen Pfad, der nichts anderes als ein umkehrbarer Pfad ist, der die Zustände verbindet$1$Und$2$. ^*

Nehmen wir nun ein System aus dem Zustand$1$Zu$p_1$B. beides Gleichgewichtszustände sind, ist es notwendig, dass einige Beschränkungen des Systems gelockert werden. Betrachten wir als konkretes Beispiel die reversible Ausdehnung eines Gases in einer Kolben-Zylinder-Anordnung. Der Umgebungsdruck muss nur geringfügig unter dem Gasdruck liegen, damit sich das Gas nur wenig ausdehnt und somit nur wenig Entropie erzeugt. Im anfänglichen Gleichgewichtszustand war der Umgebungsdruck gleich dem Gasdruck, und diese Beschränkung wurde etwas gelockert (andernfalls würde das System seinen Zustand nicht ändern, abgesehen von Schwankungen). Wird diese Einschränkung jedoch wieder hergestellt, dh der Umgebungsdruck um einen winzigen Betrag erhöht, so dass er wieder auf seinen Anfangsdruck zurückgeht, dann geht auch das Gas wieder in seinen Anfangszustand zurück. Natürlich erzeugt dieser Prozess auch (eine winzige Menge) Entropie,$p_1$Zustand nähert$1$beliebig nahe, kann die erzeugte Entropie beliebig klein gemacht werden (diese Aussage gilt auch für den Vorwärtsprozess). Genau darauf bezieht sich die Aussage im Wikipedia-Artikel. Allerdings so weit wie Staat$1$ist nicht identisch mit Zustand$p_1$, aber nur sehr nahe, dann ist es ein irreversibler Prozess und erfordert daher eine Induktion (welches Wort nur ein bequemer Ersatz für "Manipulation von Einschränkungen des betrachteten thermodynamischen Systems" ist).

^{* _{Es stellt sich die Frage, wie ein Kontinuum von Punkten durch eine Grenze erreicht wird, die Ihnen tatsächlich eine zählbare Unendlichkeit gibt; Ich weiß die Antwort nicht}}

In diesem Zusammenhang scheint das Wort "induzieren" zu bedeuten, "eher von außen als von innen herbeigeführt zu werden". Das heißt, es gibt etwas in der Umgebung, das bewirkt, dass das System eine (umkehrbare) Änderung erfährt.

In gewisser Weise kann dies als alternative Definition oder zumindest als Kriterium für Irreversibilität übernommen werden. Wenn die Veränderungen induziert werden, besteht die Möglichkeit, dass sie reversibel sind. Wenn sie spontan innerhalb des Systems selbst auftreten, sind sie irreversibel. Es sollte beachtet werden, dass diese Idee von der eigenen Definition eines Systems, seinem Umfang und so weiter abhängt.