Irreversibilität

Irreversibilität bezeichnet die Eigenschaft eines Prozesses, dessen Umkehrung praktisch unmöglich ist. In der Thermodynamik wird oft zwischen reversiblen und irreversiblen Prozessen unterschieden. Ein reversibler Prozess ist ein idealisierter Ablauf, der infinitesimal langsam abläuft und das System stets im Gleichgewicht hält; er erzeugt keine Entropie und liefert maximal nutzbare Arbeit. Reale Prozesse sind irreversibel, weil sie Entropie erzeugen.

Ursachen irreversibler Prozesse sind Reibung, irreversibler Wärmefluss über Temperaturunterschiede, Dissipation, Phasenwechsel und chemische Reaktionen. Typische Beispiele: das Mischen zweier Substanzen, das Abkühlen eines heißen Objekts in eine kältere Umgebung, Verbrennung oder Diffusion. In abgeschlossenen Systemen führt die Entropieerhöhung gemäß dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik dazu, dass Umkehrversuche in der Praxis scheitern.

Der Begriff verbindet auch mit der Zeitrichtung: Die Entropie steigt tendenziell mit der Zeit, was den „Zeitpfeil“ der Physik begründet. Aus mikroskopischer Sicht sind alle Zustände theoretisch umkehrbar, doch mit zunehmender Komplexität der Teilchen ist eine exakte Rückführung extrem unwahrscheinlich.

Neben der Thermodynamik spielt Irreversibilität auch in der Chemie eine Rolle (irreversible Reaktionen) und in der Informationstheorie (Rechenprozesse, Landauer-Prinzip). Insgesamt kennzeichnet Irreversibilität die Vorherrschaft von Prozessen, die Spuren hinterlassen, die sich nur schwer rückgängig machen lassen.