Тепловой процесс - переход вещества из одного состояния в другое. При охлаждении вещество выделяет энергию, при нагревании поглощает. Для каждого процесса существует парный обратный процесс, так отвердевание – плавление (для твёрдых тел), охлаждение – нагревание (для всех состояний вещества), конденсация – парообразование (для вещества в состоянии газа).
Тепловые процессы подразделяются на обратимые и необратимые.
Как демонстрирует практическая деятельность, большинство тепловых процессов получится провести лишь в одном направлении. Указанные процессы принято обозначать как необратимые.
К примеру, при тепловом контакте пары тел с различными температурами тепловой поток бессменно устремлен от сильнее нагретого к менее горячему. Никогда не встречается самопроизвольный процесс передачи тепла от тела с низкой температурой к телу с более высокой температурой. Значит, процесс теплообмена при конечной разности температур будет необратимым.
Обратимыми процессами называют процедуру перехода системы из одного равновесного состояния в другое, которую можно провести в обратном направлении через ту же последовательность промежуточных равновесных состояний. При этом сама система и окружающие тела возвращаются к исходному состоянию.
Все реальные процессы необратимы, но они могут сколь угодно близко приближаться к обратимым процессам. Обратимые процессы выступают идеализацией реальных процессов.
Можно выделить несколько простых, но нашедших широкое применение в практической деятельности, тепловых процессов:
Адиабатный процесс — совершающийся без теплообмена с окружающей средой;
Изохорный процесс — совершающийся при неизменном объёме;
Изобарный процесс — совершающийся при неизменном давлении;
Изотермический процесс — совершающийся при неизменной температуре;
Политропный процесс — совершающийся при неизменной теплоёмкости;
В технике важны круговые процессы (циклы), то есть повторяющиеся процессы, к примеру, цикл Карно, цикл Ренкина.