热力学平衡

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热力学平衡(thermodynamic equilibrium),在没有外界影响的条件下,如果某个系统各部分的宏观性质(如系统的化学成分,各物质的量,系统的温度、压力、体积、密度等等)在长时间内不发生任何变化,则称该系统处于热力学平衡状态。不受外界影响的任何系统,总是单向地趋向平衡状态。
  在统计力学中,系统的宏观性质是相应的微观量的统计平均值。当系统处于热力学平衡时,系统内的每个分子仍在处于不停的运动中,系统的微观状态也在不断地发生变化,只是分子微观运动的某些统计平均值不随时间而改变。因此,热力学平衡是一种动态平衡,称为热动平衡。
  一个热力学系统必须同时达到下述几方面的平衡,才能处于热力学平衡状态。
  热平衡  如果系统内没有隔热壁存在,则系统内各部分的温度相等。如果没有隔绝外界的影响,在系统与环境之间没有隔热壁存在的条件下,当系统达到热平衡时,则系统与环境的温度也相等。
  力学平衡  如果没有刚性壁的存在,则系统内各部分之间没有不平衡的力存在。如果忽略重力场的影响,则达到力学平衡时系统内各部分的压强应该相等。如果系统和环境之间没有刚性壁存在,则平衡时系统和环境之间也没有不平衡的力存在,系统和环境的边界将不随时间而移动。
  相平衡  如果系统是一个非均相的,则平衡时系统中各相可以长时间共存,各相的组成和数量都不随时间而改变。相平衡的条件是:系统中的B组元在各相中的化学势相等
  化学平衡  系统内各物质之间如果可以发生化学反应,则达到平衡时系统的化学组成及各物质的数量将不随时间而改变。

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