В термодинамике показано, что свойством обратимости обладают только равновесные процессы (так как при их осуществлении нет изменений в окружающей среде

Всякий процесс, не удовлетворяющий условиям обратимости, является необратимым (то есть неравновесным).

Все реальные процессы в природе, происходящие самопроизвольно, необратимы. Так, необратим процесс теплопередачи между двумя телами. Энергия частиц более нагретого тела уменьшается, а энергия частиц более холодного тела увеличивается - в результате температуры тел выравниваются. Этот процесс идет самопроизвольно при возникновении контакта между телами. Обратный процесс, то есть нагревание более горячего тела за счет охлаждения более холодного тела, как известно, самопроизвольно не происходит. Для его осуществления необходим дополнительный, так называемый компенсирующий процесс, который заключается в отборе теплоты у более холодного тела и передача ее более нагретому телу путем совершения работы. Этой цели служит холодильная машина. Таким образом, хотя в результате прямого и обратного процессов система (различно нагретые тела) возвращается в исходное состояние, состояние внешних тел изменяется (нагрев электродвигателя, холодильной машины и т.д.). Следовательно, процесс теплопередачи при конечной разности температур является необратимым.

Необратимыми являются также процессы диффузии, расширения газа в пустоту и т.д.

Из рассмотренных примеров необратимых процессов видно, что все они в одном направлении протекают самопроизвольно, а для совершения каждого из этих процессов в обратном направлении необходимо, чтобы происходил компенсирующий процесс.