Question

若一个热力学系统不受外界影响，其将逐渐达到平衡态，这是为什么？试用热力学相关理论回答

Answer 1

这个问题的关键，应该是热力学第二定律，也就是：在不平衡的系统状态下，能量的转移与转变不仅仅是有方向性的，而且是必然会发生的，也就是机械能是品质最高的能量，热能则分品质高低，温度越高品质越高，能量的转变与转移方向是从高品质转向低品质，而且这种转变与转移是自发的，反之则不是自发的。
所以，一个系统不受外界影响，其未达到平衡态时，必然是能量品质不一的，这样的话，系统内部就会由能量流动的现象，这种现象会一直存在，直到系统达到平衡为止。
举个例子，咱们的宇宙，可以当做是一个孤立系，在这个孤立系内部，能量是分布不平衡的，这个不平衡的最基本特征就是温度不平衡。所以我们的宇宙一直在往温度一致的方向发展，这种发展的另一个特征就是熵增。当熵无穷大的时候，或许我们的宇宙就能达到温度大致相等了。