熱力平衡

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熱力平衡
thermodynamic equilibrium

   在不受外界影響的條件下熱力系統的性質不隨時間而變化的一種狀態。熱力學主要研究系統的穩定平衡狀態。
   單元系的復相平衡  單元系是指含有一種化學成分的物質系統。若系統各部分的性質相同，則稱為均勻系或單相系；若系統各部分之間有邊界分隔，則稱為復相系。如水和水蒸汽共存時即為單元二相系。
   熱力平衡狀態根據熱力學定律有 3種判據。①熵判據：對于一個孤立系統,在其各種可能出現的狀態中,穩定平衡狀態的熵最大。②亥姆霍茲函數判據：熱力系統在溫度和容積不變的情況下，在各種可能出現的狀態中，穩定平衡狀態的亥姆霍茲函數最小。③吉布斯函數判據：系統在溫度和壓力不變的情況下，在各種可能出現的狀態中，穩定平衡態的吉布斯函數最小(見熱力狀態參數)。
   一個熱力系統可發生4種變化過程，相應地有4種平衡條件。①在系統各部分之間有熱交換時，達到平衡的條件稱為熱平衡條件。②系統各部分之間有力的相互作用時，達到平衡的條件稱為力平衡條件。③在復相系中，相變過程達到平衡的條件稱為相平衡條件。④系統內發生化學反應時，達到平衡的條件稱為化學平衡條件。
   系統的平衡條件是應用熱力學的平衡判據推得的。首先，應用熵判據可推得熱平衡條件──系統各部分溫度相等。相變過程通常是在等壓等溫下進行的，故可用吉布斯函數判據推得單元系的相平衡條件為兩相的化學勢相等。
   多元系的復相平衡  若一系統中含有化學成分不同的物質，則稱為多元系，每一種化學成分稱為一個組元。例如,鹽水溶液是二元系，鹽和水各為一個組元。對由個組元、 個相組成的多元系的復相平衡條件來說，其中每一相都有自己的狀態函數，一般將相號和組元號分別標在各量的右上角和右下角，如第1組元第[6]相的化學勢則用表示。在熱平衡和力平衡的前提下，用吉布斯函數判據，可導出多元系的復相平衡條件為
        [651-01]上式的物理意義是：在一定溫度和壓力下，多元系各相達到平衡時，每一組元在各相的化學勢相等。
　　　　　　　　　　　　　　　　　童景山