第一章热力学基础 既然平衡态只需要少数几个宏观参量来描写，因而，为形象化地表示体系的 平衡态，可以引入状态空间的概念.设X,X2,…,X为确定体系宏观状态的一 组独立参量，若体系处在某一个确定的平衡态，则这些参量必有确定的不随时间 而改变的数值，记为X,X2,…,X.现在以参量X1,X2,…,X。为基底，构成一 个n维空间，称为状态空间.一组确定值(X,X,…,X)在n维状态空间中对 应一个点，也就是说，体系的一个平衡态在n维空间中用一个点来表示.例如， 一种化学纯的气体，比如氧气，描述其状态的宏观参量可取为压强p和体积V 以p和V为基底所画出的力一V图，就是一个状态空间.氧气的任何一个平衡 态，在p-V图中用一点表示. §1：2热力学第零定律、温度和温标 热力学平衡概念以概括的方式反映了热力学体系在长时间内所表现的宏观 性质，它是热力学统计物理学中的根本概念之一，由于体系处在平衡态时，所有 宏观性质均不随时间而改变，因而它的各种性质，比如热学性质、力学性质、化学 性质等等都必须满足一定的条件：达到热学平衡、力学平衡、化学平衡以及以后 在讨论相变时必须满足的相平衡，本节将讨论热平衡， 要决定物体的冷热性质，首要问题是必须给物体的冷热程度以一个科学的 量度，人的冷热感觉并不能科学地定义物体的冷热程度.因为人的感觉器官只能 分辨出加于它上面的作用的相对强弱，面不能分辨出作用的绝对的强弱，一个同 样冷热的物体，我们既可能感觉到它是冷的，也可能感觉到它是热的，这取决于 在和这个物体接触之前，接触过的是比它更冷还是更热的物体.同样一盆温水， 如果我们先把手放在冰上，再把手放在温水中，会感觉到它较热：但如果先把手 放在热水中，再把它放在温水里，又会感觉到它比较冷.非但如此，即使是同样冷 热的物体，假如一个的热导率较大、热传导较快，我们会觉得它比较冷，反之则觉 得比较热.以手接触同是在室温下的铁和木头，会觉得铁更冷些.这些都说明，只 凭感觉来衡量物体的冷热程度是不可靠的.因而必须从热力学平衡概念出发，找 出冷热程度科学的量度. 为叙述方便起见，先引人热均匀体系的定义.显然，若用一绝热隔板将体系 分隔成两部分，这两部分的热性质可以一样，可以一部分 热些，另一部分冷一些，在热力学中常把体系内部用无绝 热隔板隔开，因而热性质一致的体系称为热均匀体系，考 C 察A、B、C三个热均匀体系，令A和C热接触，B和C 也热接触，互相交换热量，但A和B本身并不直接热接 图1.2.1 触（如图1.2.1）.根据热动平衡概念.由A、B、C三个体