平衡篇

平衡是过程的极限,是目标性结果,是理想的境界。在一定条件下,任何实际事物发展变化都是从不平衡状态趋向于平衡状态。本篇主要以热力学第一定律和热力学第二定律为基础,在宏观层次上介绍有限宏观体系的pTV达到平衡时的特征,研究平衡体系的宏观性质及其关系。

平衡体系的过程变化本质上都是由能量来推动的,人类对能量的认识是从对热的认识开始的,最早可以追溯到古希腊对热的本质的争论,因此,平衡体系热相关的函数及其关系研究内容构成了经典热力学的内容。

经典热力学主要通过对平衡体系在各种物理和化学变化过程中能量效应的分析,获得能量相互转化或转换过程中所遵守的变化规律,研究平衡体系在一定条件下发生某种过程的可能性及其可能进行的程度,形成科学理论方法,从而指导人类的生活生产。换句话说,经典热力学是对平衡体系热的格物致知。

平衡态热力学的研究特点是:①研究对象是具有足够大量质点的宏观体系,只研究物质的宏观性质,而对于物质的微观性质和行为不能作出解答;②仅考虑体系的始终态及其过程进行的外界条件就可以进行相应的计算,它不依赖于物质结构和过程机制,对过程的判断是“知其然不知其所以然”;③热力学只考虑体系处于平衡的状态,没有速率问题,不关心达到平衡的时间;④所依据的主要理论基础都是实践证明的经验定律,而不能通过数理逻辑推导;⑤只能解决在某种条件下反应的可能性问题,至于如何把可能性变为现实性,还需要动力学、结构化学等知识的互相配合。