英国曼彻斯特大学热力学平衡提分指南

说到热平衡的定义--当检测不到任何宏观属性的自发变化，并且系统与周围环境隔离时，系统被称为处于热力学平衡状态。

大家可能知道，温度是一个物体与参照物相比冷热程度的度量。在讨论温度变化时，有两个基本概念非常重要：热接触和热平衡。如果两个物体可以改变彼此的温度，它们就是热接触。当两个热接触物体不再影响彼此的温度时，就达到了热平衡。例如，如果把冰箱里的一瓶牛奶放在厨房的台面上，这两个物体就处于热接触状态。许多小时后，它们的温度相同，表明它们处于热平衡状态。

一、不同类型的热力学平衡

在讨论了什么是热平衡之后，一共有 3 种热力学平衡：

1.化学平衡

当系统内或系统与周围环境之间没有发生化学反应时，系统被认为处于化学平衡状态。整个系统的化学成分将保持一致，系统的化学平衡不会受到干扰。这是一种可以逆转的反应。

2.机械平衡

当系统内部或系统与环境之间不存在不平衡力时，系统就处于机械平衡状态。系统中的压力恒定，不会随时间变化。

举例说明：跑步机是一种运动器材，人们在上面跑步，但不会向前移动，因为向前推的力和向后推的力是相同的。因此，它是机械平衡的最佳实例之一。

3. 热平衡

当一个系统中没有温差且温度保持不变时，就称其处于热平衡状态。一杯热茶的温度高于室温，因此它不处于热平衡状态。但是，如果我们把它放在露天一会儿，温度就会开始辐射到房间里，这时房间的温度和茶杯的温度保持不变，我们就可以说它处于热平衡状态。

二、热力学中有哪些不同类型的热平衡?

热平衡是两个热连接元素之间的关系。

它是两个物体之间平衡的一个例子，与物质或功通过选择性渗透隔板的传递有关;在考虑了热平衡的定义后，它被称为双热平衡。Lieb 和 Yngvason 认为，热平衡键的主要含义是它具有反射性和对称性。基本定义没有说明它是否具有传递性。在研究了该语句的语义后，他们提出了一个重要的物理假设，并称之为 "热力学零定律"。该公设指出，热平衡是一种传递性联系。他们认为，等温线是已创建系统的等价类。

三、孤立物体的内部热平衡

物体被隔离时的状态称为物体的热平衡。在此背景下，物体不接受任何热量，并在无限长的时间内恢复原状。当物体完全稳定到宏观变化不再可见时，就达到了热平衡。这并不意味着它处于任何其他类型的内部平衡状态。玻璃就是一个达到内部热平衡，但没有达到内部化学平衡的例子。

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