Термодинамическое равновесие

Совокупность независимых макроскопических параметров определяет состояние системы. Те величины, которые не зависят от предыстории системы и полностью определяются ее состоянием в данный момент (т. е. совокупностью независимых параметров), называются функциями состояния. Для газа независимыми параметрами могут быть, например, его объем и давление, а функциями состояния – температура, внутренняя энергия и др.

Состояние системы называется стационарным, если ее внешние и внутренние параметры с течением времени не изменяются. Если, кроме того, в системе нет никаких потоков (массы, импульса и т. д.) в результате действия каких-либо внешних источников, то такое состояние системы называется равновесным (состояние термодинамического равновесия). Макроскопическая система, находящаяся в состоянии термодинамического равновесия, называется термодинамической системой, а ее параметры – термодинамическими параметрами. Такой системой является, например, газ в цилиндре под поршнем. В состоянии термодинамического равновесия температура во всех частях его объема одна и та же, а при отсутствии внешнемассовых сил одно и то же давление.

С молекулярной точки зрения равновесное значение любого внутреннего параметра термодинамической системы представляет собой некоторое среднее за большой промежуток времени. В тепловом движении молекулы сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда. Столкновения сопровождаются резкими изменениями величины скорости и направления движения молекул. Но макроскопическое состояние системы при этом не изменяется; во всяком случае, время существования его является достаточно большим для проведения измерений; измеряются усредненные величины.