Question

什么是平衡态？

Answer 1

平衡态（equilibrium state）是指在没有外界影响条件下热力学系统 的各部分宏观性质在长时间里不发生变化的状态。这里所说的没有外界影响，是指系统与外界没有相互作用，既无物质交换，又无能量传递（做功 和传热），即系统是孤立系。[1]
平衡态是所考察的系统状态变量均保持不变的一种状态。实际系统总受到不同程度的扰动（摄动），只有受到一定程度的扰动后能回复到平衡态的状态才能被观察到。这种状态是稳定的平衡态。狭义的平衡态指稳定的平衡态。[2

Answer 2

刚学热力学的时候，我也有这种疑惑。因为国内很多教材在介绍平衡态的时候，都是说“孤立系统在经历足够长时间后，达到宏观性质不随时间变化的状态叫平衡态”，所以很自然会认为只有孤立系统才能达到平衡态。后来，又看到一些书上说“在没有外界影响的条件下，系统……”，又觉得其他系统也能达到平衡态。

我现在的理解是，书上说的这些限制条件，只是对平衡态形成过程的一个形象的举例，并不是平衡态的判断标准和定义。具体的标准和定义应该有两点：

1.系统宏观性质不随时间变化；

2.在任一时刻，系统与外界、系统内部各部分之间，没有宏观的物质与能量交换和流动。

因此，即使对于开放系和封闭系，同样存在平衡态。比如把一杯热水放在室温下，不考虑蒸发（封闭系）。初始时，水温不断降低，宏观性质随时间变化，不是平衡态。时间很长后，水温与环境一致，宏观性质不再变换，此时也没有与环境的热交换了，内部也没有热流。此时就是平衡态。如果这时将水用一个孤立的容器包起来，构成孤立系统，其状态显然不会发生变化（这点很重要），因此又可以用孤立系统的平衡态定义来对其进行判断。

我的理解，不同系统的平衡态其实也是有差别的。但是这主要是物理量涨落的差别，宏观量的平均值是一样的。不过在热力学里，通常考虑的是具有非常多粒子数的系统（热力学极限），此时，可以证明，涨落很小趋于零，因此，任何系统条件的平衡态都是一样的。

Answer 3

平衡态（equilibrium state）是指在没有外界影响条件下热力学系统 的各部分宏观性质在长时间里不发生变化的状态。这里所说的没有外界影响，是指系统与外界没有相互作用，既无物质交换，又无能量传递（做功 和传热），即系统是孤立系。

Answer 4

触及到知识盲区了。。。