Les processus sont classés comme réversibles ou irréversibles selon qu'ils augmentent ou maintiennent constante l'entropie totale du système. Les processus qui provoquent une augmentation de l'entropie nette du système sont irréversibles, tandis que ceux qui garder l'entropie constante sont réversibles.
L'entropie est une indication du caractère aléatoire du système. Comme tous les systèmes tendent vers l'état le plus aléatoire et le plus homogène, les systèmes qui subissent des processus de randomisation ne peuvent pas être inversés sans intervention externe. Si un processus nécessite une intervention extérieure pour être inversé, il est irréversible. La décharge d'une batterie rechargeable est un processus irréversible, même si la batterie est rechargeable, car une fois la batterie déchargée, elle ne se rechargerait jamais sans intervention extérieure, telle que l'apport d'énergie électrique provenant d'une source extérieure.
Les processus réversibles comprennent des réactions qui se déroulent à des vitesses égales dans les directions avant et arrière à l'équilibre, telles que les réactions de dissolution et de reformation ioniques, ou la compression et l'expansion hypothétiques restreintes d'un gaz. Laissés seuls, les processus réversibles peuvent continuer indéfiniment à se dérouler dans les directions de réaction avant et arrière. Bien que des processus mécaniques réversibles soient théoriquement possibles, ils sont impossibles à réaliser en raison de la présence d'une dissipation irréversible de la chaleur due au frottement.
