2019年注册岩土工程师基础知识点：平衡态

平衡态

1、系统与外界

热力学系统(简称系统)——由大量分子原子组成的物体或物体系。

注意：主要研究气体系统，固体和液体系统的热力学问题不在这里研究。

外界—— 一个热力学系统所处的外部环境。

2、系统分类

孤立系统：与外界既不交换能量又不交换物质的系统。

开放系统：与外界既交换能量又交换物质的系统。

封闭系统：与外界交换能量而不交换物质的系统。

均匀系(单相系)：系统的各部分完全一样。

非均匀系(复相系)：系统的各部分不同且有界面。

3、平衡态

定义：在不受外界影响(外界对系统既不做功又不传热)的条件下的热力学系统，宏观性质不随时间变化的状态。

热力学平衡态包括力学平衡、化学平衡、热平衡和相平衡。

这四种平衡都达到才称热力学平衡态。

注意：热力学平衡态与热平衡的区别

热力学平衡

无热流：热学平衡条件，系统内部温度处处相等。

无粒子流：力学平衡条件，系统内部各部分之间、系统与外界之间应达到力学平衡，通常情况下反映为压强处处相等。

化学平衡：化学平衡条件，即在无外场下系统各部分的化学组成应是处处相等。

可以用p、V、T图来表示。只要上述三个条件一个得不到满足，就是非平衡态，不能用p、V、T图来表示。

4、讨论

1)事实上，并不存在完全不受外界影响，从而使得宏观性质绝对保持不变的系统，所以平衡态只是一种理想模型，它是在一定条件下对实际情况的抽象和近似。

2)由于永不停息的热运动，各粒子的微观量和系统的微观态都会不断地发生变化。但只要粒子热运动的平均效果不随时间改变，系统的宏观状态性质就不会随时间变化。因此，确切地说平衡态应该是一种热动平衡的状态。

3)在平衡状态下，系统的宏观物理量仍会发生微小的变化，称为涨落。组成系统的微观粒子数量极大时，这种涨落很小从而可以忽略。在热力学中可以认为平衡状态下系统的宏观物理量具有确定的数值。

5、平衡态的特点

1)单一性(p,T)处处相等;

2)物态的稳定性——与时间无关;

3)自发过程的终点;

4)热动平衡，有别于力平衡。

6、非平衡态

在自然界中，平衡态是相对的、特殊的、局部的与暂时的，不平衡才是绝对的、普遍的、全局的和经常的。