第32卷第12期2013年12月學(xué)院物PHYSICS理C0LLEGEVo1．32No．12Dec．2O13孤立均勻系統(tǒng)的熱力學(xué)平衡穩(wěn)定性條件推論趙世華，王(徐州師范大學(xué)化學(xué)與電氣信息大學(xué)，河北保定崢，杜雪蓮，王保玉，陳梅，李自愿)摘要：熱力學(xué)平衡的穩(wěn)定性條件在精典熱力學(xué)中具有重要的地位．本文從熵降低原理出發(fā)，先介紹了孤立均勻系統(tǒng)的熱動(dòng)平衡條件，再由熵的二階行列式小于零人手，結(jié)合熱力學(xué)第一定理和麥?zhǔn)详P(guān)系導(dǎo)入了孤立均勻系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定性條件．關(guān)鍵詞：孤立均勻系統(tǒng)；熵降低原理；熱力學(xué)系統(tǒng)；平衡穩(wěn)定性條件中圖分類(lèi)號(hào)：O414．1文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A文章編號(hào)：1000-0712(2013)12-0007—03精典熱力學(xué)的相關(guān)理論是構(gòu)建在系統(tǒng)處于平衡態(tài)基礎(chǔ)上的，例如熱力學(xué)的測(cè)量、基本熱力學(xué)函數(shù)、化學(xué)平衡問(wèn)題以及統(tǒng)計(jì)分布等內(nèi)容均是以平衡態(tài)為前提的．在不同條件下系統(tǒng)會(huì)有不同的平衡態(tài)判據(jù)和穩(wěn)定性判據(jù)．按照系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡條件，也可以分析某一個(gè)過(guò)程是否真實(shí)存在，因而判定系統(tǒng)是否已經(jīng)處于穩(wěn)定的平衡態(tài)對(duì)于研究熱力學(xué)系統(tǒng)而言，具有極其重要的意義?．在熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理的教學(xué)過(guò)程中發(fā)覺(jué)，多數(shù)教材忽略了平衡的穩(wěn)定性條件推導(dǎo)，使得中學(xué)生很難理解．而某些教材或則文獻(xiàn)中的推導(dǎo)過(guò)程卻顯得比較繁瑣，需要大量的數(shù)學(xué)功底才能讀懂．本文從熵增加原理出發(fā)，先由一階求導(dǎo)等于零介紹了孤立均勻系統(tǒng)的熱動(dòng)平衡條件二力平衡在教材中的地位，再由二階行列式大于零導(dǎo)入了穩(wěn)定性條件．推論過(guò)程中無(wú)須太多的物理知識(shí)，愈發(fā)容易理解和把握．1孤立系統(tǒng)的平衡態(tài)判據(jù)1．1熵判據(jù)熵增加原理指出二力平衡在教材中的地位，孤立系統(tǒng)的熵永不降低．即孤立系統(tǒng)中發(fā)生的趨向平衡的過(guò)程，必定奔向熵增加的方向進(jìn)行．假若孤立系統(tǒng)的熵達(dá)到了最大值，則系統(tǒng)就不可能再發(fā)生任何熱力學(xué)意義上的變化，也就是說(shuō)系統(tǒng)達(dá)到了平衡態(tài)，這稱之為熵判據(jù)。
。．為了判斷熵達(dá)到最大值，可求出系統(tǒng)熵的一階求導(dǎo)和二階行列式，若有下式創(chuàng)立則說(shuō)明該孤立系統(tǒng)早已達(dá)到了平衡穩(wěn)定的狀態(tài)：Iss=0(平衡條件)【6s<0(穩(wěn)定條件)f】、1．2自由能判據(jù)在等溫等容條件下，系統(tǒng)的自由能永不降低，即系統(tǒng)中發(fā)生的不可逆過(guò)程總是朝著自由能降低的方向進(jìn)行圳．故等溫等容系統(tǒng)處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)的充要條件為f6F=0(平衡條件)【6F>0(穩(wěn)定條件)，1．3吉布斯函數(shù)判據(jù)在等溫等壓條件下，系統(tǒng)...
