
【化】 criterion of equilibrium
balance; counterpoise; equation; equilibrium; equipoise; poise; standoff
【計】 balancing; equalization
【化】 equilibrium
【醫】 balance; bilanz; equilibration; equilibrium
【經】 balancing; counterbalance; equalization; equilibrium; in balance; level
criterion
【化】 criterion
平衡判據(Equilibrium Criterion)是熱力學中用于判斷系統是否達到平衡狀态的核心标準。根據系統所處的約束條件不同,可分為以下三類經典判據:
熵判據(Entropy Criterion)
在孤立系統中,平衡态對應熵的最大值。數學表達式為:
$$dS geq 0$$
其中不可逆過程熵增加,可逆過程熵達到極值。該判據由克勞修斯提出,是熱力學第二定律的直接推論。
亥姆霍茲自由能判據(Helmholtz Free Energy Criterion)
適用于等溫等容系統,平衡态對應亥姆霍茲自由能($F=U-TS$)的最小值,滿足:
$$dF leq 0$$
此判據常用于封閉金屬相變研究。
吉布斯自由能判據(Gibbs Free Energy Criterion)
在等溫等壓條件下,系統趨向吉布斯自由能($G=H-TS$)最小的狀态,表達式為:
$$dG leq 0$$
該判據廣泛應用于化學反應平衡分析,例如工業合成氨的條件優化。
上述判據的物理本質均指向能量與無序度的競争關系。現代統計力學進一步通過配分函數證明,平衡态對應微觀狀态數的最大化(來源:牛津大學物理化學教材第9版)。
平衡判據是熱力學中用于判斷系統是否處于平衡狀态的條件或準則,主要通過對特定熱力學函數的極值分析來實現。以下是詳細解釋:
平衡判據基于熱力學第二定律,通過系統狀态函數的極值(如熵極大、自由能極小等)來判斷平衡。當系統達到平衡時,其熱力學參量滿足特定條件,不同條件下適用不同判據。
平衡判據通過熱力學函數的一階變分等于零($delta X = 0$)确定極值,二階變分符號判斷穩定性。例如:
平衡判據通過熱力學函數的極值條件,為判斷系統是否處于平衡提供了普適方法。選擇判據需結合系統約束(如孤立、恒溫恒壓等),且需注意穩定平衡與亞穩平衡的區分。
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