Иллюстрация различных способов перехода системы из одного состояния в другое — изотермическое расширение газа — представлена на рис. 1.4.
1. В крайнем варианте необратимого процесса внешнее давление сразу снижают до уровня Р2 .
Тогда газ под поршнем резко расширяется до объема
V2 = V1P1/P2 ,
совершая работу против малого внешнего давления Р2. 2. А в обратимом варианте расширения внешнее давление снижают очень медленно, — так что газ вначале совершает работу против давления Р1 – dP, затем — против Р1 – 2dP, ... и лишь в конце — против Р2. 3. Теперь допустим, что газ после того или иного его расширения вновь изотермически сжимают до прежнего объема V1.
а) В обратимом варианте придется совершить над системой точно такую же работу, какую совершала система при расширении. Никаких изменений в системе или окружающей среде не останется.
б) I. При необратимом же варианте работа сжатия окажется больше, чем при расширении. Действительно, давление газа не будет оставаться всё время сжатия на низком уровне Р2 , а будет возрастать с Р2 до Р2.
II. И для обеспечения этой избыточной работы окружающей среде придётся затратить дополнительное количество энергии. Что и означает какое-то изменение этой среды в результате цикла.