首页 理论教育 平衡态与平衡过程-《大学物理》

平衡态与平衡过程-《大学物理》

时间:2023-10-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:热力学是研究热力学系统的宏观状态及其变化规律的,热力学系统的宏观状态可分为平衡态和非平衡态两种。这种在不受外界影响的条件下,系统的宏观性质不随时间改变的状态,称为平衡态。图8—3平衡态考虑到气体中热运动的存在,气体的热力学平衡状态应该叫作热动平衡状态。平衡态是在一定条件下对实际情况的概括和抽象。在自然界中,平衡态是相对的、特殊的、局部的与暂时的,非平衡态则是绝对的、普遍的、全局的和经常的。

平衡态与平衡过程-《大学物理》

热力学是研究热力学系统的宏观状态及其变化规律的,热力学系统的宏观状态可分为平衡态(Equilibrium state)和非平衡态(Non—equilibrium state)两种。大量的实验事实表明:处在没有外界影响的热力学系统,经过一定的时间后,将达到一个确定的状态,而不再发生任何宏观变化。这种在不受外界影响的条件下,系统的宏观性质不随时间改变的状态,称为平衡态。这里所说的没有外界影响,是指外界对系统既不做功又不传热。

例如,有一密闭孤立容器,中间用一隔板隔开,将其分成A、B两室,其中A室充满某种气体,B室为真空,如图8—3(a)所示。最初A室气体处在平衡态,其宏观性质不随时间变化,然后将隔板抽去,A室气体向B室扩散。由于气体在扩散过程中,其状态参量没有确定的值,因此过程中的每一中间态都是非平衡态。随着时间的推移,气体充满了整个容器,扩散停止。此时系统的宏观性质不再随时间而变化,系统达到了新的平衡态,如图8—3(b)所示。

图8—3 平衡态(www.xing528.com)

考虑到气体中热运动的存在,气体的热力学平衡状态应该叫作热动平衡状态。气体分子的热运动是永不停息的,通过气体分子的热运动和相互碰撞,在宏观上表现为气体各部分的密度均匀、温度均匀和压强均匀的热动平衡状态。一气体系统处于平衡态的标志就是表征气体状态的物理量压强p、体积V和温度T的一组参量值(p、V、T)来表示。

平衡态是一个理想化的状态,在实际中并不存在完全不受外界影响,而且宏观性质绝对保持不变的系统。平衡态是在一定条件下对实际情况的概括和抽象。在自然界中,平衡态是相对的、特殊的、局部的与暂时的,非平衡态则是绝对的、普遍的、全局的和经常的。

当气体的外界条件改变时,它的状态就发生变化。气体从一个状态不断地变化到另一状态,所经历的是多个状态变化的过程。过程进展的速度可以很快,也可以很慢。实际过程常是比较复杂的。如果过程进展得十分缓慢,使所经历的一系列中间状态都无限接近平衡状态,这个过程就叫作准静态过程(Quasi—static process)或平衡过程(Equilibrium process)。显然,准静态过程是一个理想的过程,它和实际过程毕竟是有差别的,但在许多情况下,可近似地把实际过程当作准静态过程处理,所以准静态过程是一个很有用的理想模型。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈