Question

什么是热力学系统的平衡

Answer 1

热力学系统的平衡状态是指在不受外界作用的条件下，系统能够长久保持而不会发生变化的一种热力学状态。或者说，在不受外界作用的条件下，系统宏观热力性质不随时间而改变的状态。

1、不受外界作用：

“不受外界作用”指的是不与外界发生传热以及不发生功的交换。处于平衡状态的热力系，各处应具有均匀一致的温度、压力等参数。

2、平衡的充要条件：

若热力系内部存在力的势差，则热力系内部相互之间会发生宏观位移，这时系统不会维持状态不变，而是不断产生状态变化直至力势差消除建立起平衡，这种平衡称为力平衡。因此，力势差是驱动系统状态变化的不平衡势差，而力势差消失是系统建立力平衡的充要条件。

3、热力学系统的平衡的相关概念：

热平衡：体系和环境的温度相等且不变。绝热壁两侧可以不等。

力平衡：体系和环境的各种作用力大小相等且不变。刚性壁两侧可以不等。

相平衡：相变化达到平衡，每一相的组成和物质数量不随时间而变。

化学平衡：化学反应达到平衡，各反应物质的数量和组成不变。

热力学系统平衡的知识点：

1、意义：

热平衡是热力学中的一个基本实验定律，其重要意义在于它是科学定义温度概念的基础，是用温度计测量温度的依据。

2、在热力学中，温度、内能、熵是三个基本的状态函数：

内能是由热力学第一定律确定的；熵是由热力学第二定律确定的；而温度是由热平衡定律确定的。

3、系统状态的变化历程必然是：

原有平衡被打破一不平衡一建立新的平衡。由于系统处于热力学平衡状态时，各部分间的一切不平衡势差均已消失，不会发生相互作用，因而其自身是再不可能发生状态变化的。系统一旦达到了平衡状态之后，其状态的变化只能依靠外界的作用。