[科普中国]-热静力学

通常的热力学几乎是专门论述平衡状态和一个平衡状态到另一个平衡状态的过渡过程，即可逆过程，因此有人提出建议，人们可把研究平衡的这一部分热力学命名为热静力学，即平衡态热力学。

概念热力学所研究的系统是不考虑系统整体机械运动的，因此，它所揭示的规律，确切地说是“热静力学”，对于运动的流体，其热力学参量，如温度、密度、压强等经常会出现不均匀分布，也会随时间不断地发生变化，因此，运动流体的热力学状态一般不是严格的平衡态，热力学过程也不会是可逆过程。但幸运的是，大量实践都表明，在连续介质假设下，大多数流动问题即使是超声速的流动，流场中每一瞬间每一点上的热流体运动基本方程力学状态仍无限接近平衡态，这是因为每一个流体质点内仍包含足够多的分子，它们的热运动和相应碰撞很快（≤10-6秒）。使质点内的热力学参量均匀且有确定的值，这就是流体的热动平衡假设。1

热力学这名称让人想起传递中的热能。之所以这样命名这个学科是因为它描述了热和功的动力现象对体系的作用。这名称甚至可误解为经典热力学的方法只能用来描述平衡体系。当一个体系经历一个过程时，经典热力学所能做的只是用静态的终端状况来描写运动，实际上它不能揭示真实过程的速度。

本学科以热力学为名称发展起来与历史的偶然性有关，它深远地影响到该学科以后的发展。曾有人提出热静力学、平衡态热力学以及可逆热力学等作为更形象和更确切的名称。由于不可逆过程热力学或非平衡态热力学或普通热力学（与热静力学相比）学科的发展，更促进了使用以上这些名称。2

优点结论具有普遍性，不受对物质微观结构认识的影响。3

缺点不能阐明体系性质的内在原因，不能给出微观性质与宏观性质之间的联系，不能对热力学性质进行直接的计算。 要克服这些缺点必须从分子的微观结构和内部运动去认识体系及其变化。3

特点热静力学（经典热力学）有两个特点：不研究物质的结构和不考虑过程的细节，因此决定了它的优缺点。在用严格热力学导出的结论中，没有任何假想的成分，可靠性大。如从液体的蒸发热和汽、液两相密度可导出该液体的蒸气压与温度间的正确关系。但因不研究物质的结构，不考虑过程的机理，就不能对现象有更深刻的理解。经典热力学只能处理平衡问题，却不问怎样来达到平衡状态。只要知道系统的初态和终态，就可计算热力学状态函数。可是只能算出物理或化学过程的推动力，却无法计算阻力。因此，在速率问题上，就显得无能为力。

生产问题，过程开发的综合性强、影响因素多，决不能期待用一个学科、一种技术去解决，而有赖于相关学科、多种技术相互配合、相互渗透，用综合分析的方法去认识它，解决它。图1—2表达了过程开发和化学工程各分支学科间的关系。从此看出，化工热力学确是化学工程的基础部分，犹如砌墙，它是第一层和第二层砖块，没有它，是无法有高层建筑的。当然，化工热力学本身还不是高层建筑，尚不能非常直接地和产品的经济效益挂钩，但它却是过程和产品开发中不可缺少的一个组成部分。应该本着这样的理解和要求，去学习和研究化工热力学。

热静力学（经典热力学）最大的不足在于其不能定量地预算物质的宏观性质。统计热力学通过配分函数的概念把分子系统的统计行为和物质的宏观性质联系起来，从而得以预测。但目前尚停留在简单物系的计算上，对于化学及其相关工业中的复杂或非理想系统的计算，尚有相当大的困难。4

本词条内容贡献者为:

耿彩芳 - 副教授 - 中国矿业大学