平衡態

1、系統與外界

熱力學系統(簡稱系統)——由大量分子原子組成的物體或物體系。

注意：主要研究氣體系統，固體和液體系統的熱力學問題不在這里研究。

外界—— 一個熱力學系統所處的外部環境。

2、系統分類

孤立系統：與外界既不交換能量又不交換物質的系統。

開放系統：與外界既交換能量又交換物質的系統。

封閉系統：與外界交換能量而不交換物質的系統。

均勻系(單相系)：系統的各部分完全一樣。

非均勻系(復相系)：系統的各部分不同且有界面。

3、平衡態

定義：在不受外界影響(外界對系統既不做功又不傳熱)的條件下的熱力學系統，宏觀性質不隨時間變化的狀態。

熱力學平衡態包括力學平衡、化學平衡、熱平衡和相平衡。

這四種平衡都達到才稱熱力學平衡態。

注意：熱力學平衡態與熱平衡的區別

熱力學平衡

無熱流：熱學平衡條件，系統內部溫度處處相等。

無粒子流：力學平衡條件，系統內部各部分之間、系統與外界之間應達到力學平衡，通常情況下反映為壓強處處相等。

化學平衡：化學平衡條件，即在無外場下系統各部分的化學組成應是處處相等。

可以用p、V、T圖來表示。只要上述三個條件一個得不到滿足，就是非平衡態，不能用p、V、T圖來表示。

4、討論

1)事實上，并不存在完全不受外界影響，從而使得宏觀性質絕對保持不變的系統，所以平衡態只是一種理想模型，它是在一定條件下對實際情況的抽象和近似。

2)由于永不停息的熱運動，各粒子的微觀量和系統的微觀態都會不斷地發生變化。但只要粒子熱運動的平均效果不隨時間改變，系統的宏觀狀態性質就不會隨時間變化。因此，確切地說平衡態應該是一種熱動平衡的狀態。

3)在平衡狀態下，系統的宏觀物理量仍會發生微小的變化，稱為漲落。組成系統的微觀粒子數量極大時，這種漲落很小從而可以忽略。在熱力學中可以認為平衡狀態下系統的宏觀物理量具有確定的數值。

5、平衡態的特點

1)單一性(p,T)處處相等;

2)物態的穩定性——與時間無關;

3)自發過程的終點;

4)熱動平衡，有別于力平衡。

6、非平衡態

在自然界中，平衡態是相對的、特殊的、局部的與暫時的，不平衡才是絕對的、普遍的、全局的和經常的。