Термодинамическое равновесие
Термодинамическое равновесие — это состояние, при котором макроскопические параметры системы не изменяются со временем, если на систему не воздействуют извне. В таком состоянии в системе нет направленных процессов, меняющих её в целом.
Что означает равновесие
Равновесие устанавливается, когда возможные процессы внутри системы уравновешивают друг друга. Частицы вещества продолжают хаотически двигаться, сталкиваться и обмениваться энергией, но средние значения макроскопических величин остаются неизменными. Поэтому равновесие не означает полного покоя частиц.
Обычно говорят о нескольких составляющих равновесия. При тепловом равновесии температура во всех частях системы одинакова; при механическом — не возникает направленного движения из-за разности давлений. Полное термодинамическое равновесие включает оба условия и отсутствие других изменений состава или фаз.
Газ в закрытом сосуде некоторое время остывает или нагревается до температуры окружающей среды. После этого его температура, давление и объём остаются постоянными. Если сосуд не перемещают и не меняют внешние условия, газ находится в термодинамическом равновесии.
Термодинамическое равновесие шире, чем тепловое равновесие. Тепловое равновесие означает только одинаковую температуру и прекращение теплообмена между частями системы. Для термодинамического равновесия должны сохраняться также давление, объём и другие макроскопические параметры.
В закрытом сосуде температура газа одинакова во всех точках, но давление постепенно выравнивается. Установилось ли термодинамическое равновесие?
Для описания равновесного состояния используют макроскопические величины. Если система совершает расширение, сжатие, нагревание или охлаждение, её состояние изменяется, и термодинамического равновесия в этот момент нет.
Главное
- Термодинамическое равновесие — состояние с постоянными во времени макроскопическими параметрами.
- Движение частиц не прекращается: постоянными остаются средние значения величин.
- Тепловое равновесие является только частью термодинамического равновесия.