熱力學平衡

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熱力學平衡(thermodynamic equilibrium),在沒有外界影響的條件下,如果某個系統各部分的宏觀性質(如系統的化學成分,各物質的量,系統的溫度、壓力、體積、密度等等)在長時間內不發生任何變化,則稱該系統處於熱力學平衡狀態。不受外界影響的任何系統,總是單向地趨向平衡狀態。
  在統計力學中,系統的宏觀性質是相應的微觀量的統計平均值。當系統處於熱力學平衡時,系統內的每個分子仍在處於不停的運動中,系統的微觀狀態也在不斷地發生變化,只是分子微觀運動的某些統計平均值不隨時間而改變。因此,熱力學平衡是一種動態平衡,稱為熱動平衡。
  一個熱力學系統必須同時達到下述幾方面的平衡,才能處於熱力學平衡狀態。
  熱平衡  如果系統內沒有隔熱壁存在,則系統內各部分的溫度相等。如果沒有隔絕外界的影響,在系統與環境之間沒有隔熱壁存在的條件下,當系統達到熱平衡時,則系統與環境的溫度也相等。
  力學平衡  如果沒有剛性壁的存在,則系統內各部分之間沒有不平衡的力存在。如果忽略重力場的影響,則達到力學平衡時系統內各部分的壓強應該相等。如果系統和環境之間沒有剛性壁存在,則平衡時系統和環境之間也沒有不平衡的力存在,系統和環境的邊界將不隨時間而移動。
  相平衡  如果系統是一個非均相的,則平衡時系統中各相可以長時間共存,各相的組成和數量都不隨時間而改變。相平衡的條件是:系統中的B組元在各相中的化學勢相等
  化學平衡  系統內各物質之間如果可以發生化學反應,則達到平衡時系統的化學組成及各物質的數量將不隨時間而改變。

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