Выше говорилось, что поглощенное системой тепло и произведенная работа являются функциями процесса, то есть зависят не только от параметров начального и конечного состояний, но и от способа перехода. Если процесс обратим, то изменения как функций состояния, так и функций процесса на одном и том же участке при прямом и обратном прохождениях равны по величине и противоположны по знаку.
Рис. 5
Рассмотрим два произвольных обратимых процесса между состояниями 1 и 2 (рис. 5). Будем считать, что в результате одного из этих процессов система переходит из состояния 1 в состояние 2, а в результате второго процесса возвращается в исходное состояние.
Такая последовательность процессов называется циклом или круговым процессом. Ясно, что поглощенное тепло и произведенная работа в сумме за цикл отличны от нуля, поскольку переходы и осуществляются в разных процессах. В то же время функции состояния в начале и в конце цикла имеют одни и те же значения, так как начальное и конечное состояния совпадают. Следовательно, суммарные изменения функций состояния за цикл равны нулю. Поясним последнее на примере внутренней энергии. Ее изменение при переходе не зависит от процесса. Поэтому если взять два разных процесса и один из них провести в противоположном направлении, то приращения полностью скомпенсируют друг друга.
Заметим, что если обратимый цикл провести в противоположном направлении, то суммарное поглощенное тепло в прямом цикле будет равно суммарному выделенному теплу в обратном цикле и наоборот; полезная работа в прямом цикле будет равна внешней работе в обратном цикле.
Циклы, содержащие необратимые участки, называют необратимыми. Обратимые циклы иногда называют также идеальными2. Краткое наименование "цикл", если нигде заранее не оговорено, что речь идет о необратимом цикле, обычно означает идеальный цикл.