
【化】 criterion of equilibrium
balance; counterpoise; equation; equilibrium; equipoise; poise; standoff
【计】 balancing; equalization
【化】 equilibrium
【医】 balance; bilanz; equilibration; equilibrium
【经】 balancing; counterbalance; equalization; equilibrium; in balance; level
criterion
【化】 criterion
平衡判据(Equilibrium Criterion)是热力学中用于判断系统是否达到平衡状态的核心标准。根据系统所处的约束条件不同,可分为以下三类经典判据:
熵判据(Entropy Criterion)
在孤立系统中,平衡态对应熵的最大值。数学表达式为:
$$dS geq 0$$
其中不可逆过程熵增加,可逆过程熵达到极值。该判据由克劳修斯提出,是热力学第二定律的直接推论。
亥姆霍兹自由能判据(Helmholtz Free Energy Criterion)
适用于等温等容系统,平衡态对应亥姆霍兹自由能($F=U-TS$)的最小值,满足:
$$dF leq 0$$
此判据常用于封闭金属相变研究。
吉布斯自由能判据(Gibbs Free Energy Criterion)
在等温等压条件下,系统趋向吉布斯自由能($G=H-TS$)最小的状态,表达式为:
$$dG leq 0$$
该判据广泛应用于化学反应平衡分析,例如工业合成氨的条件优化。
上述判据的物理本质均指向能量与无序度的竞争关系。现代统计力学进一步通过配分函数证明,平衡态对应微观状态数的最大化(来源:牛津大学物理化学教材第9版)。
平衡判据是热力学中用于判断系统是否处于平衡状态的条件或准则,主要通过对特定热力学函数的极值分析来实现。以下是详细解释:
平衡判据基于热力学第二定律,通过系统状态函数的极值(如熵极大、自由能极小等)来判断平衡。当系统达到平衡时,其热力学参量满足特定条件,不同条件下适用不同判据。
平衡判据通过热力学函数的一阶变分等于零($delta X = 0$)确定极值,二阶变分符号判断稳定性。例如:
平衡判据通过热力学函数的极值条件,为判断系统是否处于平衡提供了普适方法。选择判据需结合系统约束(如孤立、恒温恒压等),且需注意稳定平衡与亚稳平衡的区分。
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