熱力学における準静的過程の概念と特徴

熱力学において、準静的過程（じゅんせいてきかてい、英: quasi-static process）とは、系が熱力学的な平衡状態をごくゆっくりと無限小の変化を繰り返しながら移行する理想的な状態変化の過程を指します。

準静的過程の定義と性質

系が外部から受ける変化があまりにも遅いため、過程のあらゆる瞬間において、系が常に熱力学的平衡状態、あるいはそれに極めて近い状態（局所平衡など）を保ち続けることができる場合、その変化は準静的と呼ばれます。現実の系では有限の時間で変化が起こるため、厳密な意味での準静的過程を実現することは不可能ですが、変化の速度が十分に対象の緩和時間に対して遅い場合には、準静的過程として近似的に扱うことができます。

可逆過程との関係

準静的過程は、それ自体が直ちに可逆過程であるとは限りません。系および外界の双方において摩擦や粘性、あるいは有限の温度差に起因する散逸が存在しない理想的な条件が満たされるとき、初めてその準静的過程は可逆過程となります。したがって、準静的過程は可逆過程を考察する上で重要な前提条件の一つとなります。

熱力学における役割

熱力学の理論的解析において、状態変化に伴う仕事や熱量を計算する際、経路に沿った積分が必要となります。準静的過程を仮定することで、変化の各段階における圧力を体積の関数として一意的に定義することが可能になり、p-V 図上の曲線として過程を表現できるようになります。