平衡热力学

平衡热力学是一门根据热力学平衡对系统之间物质和能量的转换进行研究的学科。“平衡”是指状态上的平衡。平衡热力学起源于卡诺循环的分析。例如气缸一开始是在热力学平衡状态，因为燃烧有热输入，变得不平衡。在经过一些步骤之后，系统产生功，又恢复到平衡状态。

在平衡状态下，系统的热力位能在平衡状态。平衡热力学的中心目的是：给定一个在明确定义平衡之热力学状态的系统，加上精确指定的约束，当约束因为热力学操作（英语：Thermodynamic operation）而变化时，系统状态会到哪一个新的平衡状态。平衡状态在数学上会用找热力位能的极值来寻找，而热力位能的特性则视系统的约束而定。例如，定温定压的化学反应，在其成分的吉布斯能为最小值，熵为最大值时平衡。

平衡热力学不同于非平衡态热力学，后者的能量、熵、温度等不会均匀分布，会随位置而变化，其梯度会由耗散性的热力学通量来给予。在平衡热力学中，系统的状态是均匀的，可以用巨观的物理量（例如温度、压力和体积）来描述。一般会研究系统从一个平衡状态到另一个平衡状态，这称为热力学过程。

相关条目

• 非平衡态热力学
• 热力学

参考资料

• Adkins, C.J. (1983). Equilibrium Thermodynamics, 3rd Ed. Cambridge: Cambridge University Press.
• Cengel, Y. & Boles, M. (2002). Thermodynamics – an Engineering Approach, 4th Ed. (textbook). New York: McGraw Hill.
• Kondepudi, D. & Prigogine, I. (2004). Modern Thermodynamics – From Heat Engines to Dissipative Structures (textbook). New York: John Wiley & Sons.
• Perrot, P. (1998). A to Z of Thermodynamics (dictionary). New York: Oxford University Press.