I processi sono classificati come reversibili o irreversibili in base al fatto che aumentino o mantengano costante l'entropia totale del sistema. I processi che causano un aumento dell'entropia netta del sistema sono irreversibili, mentre quelli che mantenere costante l'entropia sono reversibili.
L'entropia è un'indicazione della casualità del sistema. Poiché tutti i sistemi tendono allo stato più casuale e distribuito omogeneamente, i sistemi che si sottopongono a processi randomizzati non possono essere invertiti senza un intervento esterno. Se un processo richiede l'intervento esterno per essere invertito, è irreversibile. Lo scaricamento di una batteria ricaricabile è un processo irreversibile, anche se la batteria è ricaricabile, perché una volta scaricata la batteria, non si ricaricherà mai senza l'intervento esterno, come l'ingresso di energia elettrica da una fonte esterna.
I processi reversibili includono reazioni che procedono a parità di velocità nelle direzioni avanti e indietro all'equilibrio, come la dissoluzione ionica e le reazioni di riformazione, o l'ipotetica compressione e espansione di un gas. Lasciati soli, i processi reversibili possono continuare a procedere nelle direzioni di reazione avanti e indietro indefinitamente. Sebbene i processi meccanici reversibili siano teoricamente possibili, sono impossibili da realizzare a causa della presenza di una dissipazione irreversibile del calore dovuta all'attrito.
