第一章热力学基础 1.1热力学平衡状态及其描述 物理学中常把研究的对象称为体系.但热力学和统计物理学中被选为研究 对象的体系必须满足一定的条件.由于热现象是由构成宏观物体的大量微观粒 子的无规则运动引起，是一种宏观现象，因此，热力学和统计物理学中所研究的 体系必须由大量微观粒子组成.这种体系称为热力学体系.只有对这种由大量微 观粒子，比如由大量分子或分子集团，或大量原子，或大量电子等等组成的体系， 才能谈论其宏观性质，并用统计的方法进行讨论.在一般情况下.热力学体系必 须由大量微观粒子组成的要求易被满足.比方说在标准状态下，1cm3的气体中 就含有2.67790×10个分子[洛施密特(Loschmidt)数]. 热力学体系的一切宏观性质的总和称为这个体系的宏观状态.这些宏观性 质既包含力学性质、电学性质、磁学性质，也包含热学性质、化学性质以及其它物 理性质 热力学体系以外对体系起主要影响的物体统称为这个体系的外界.通常，热 力学体系（以下简称体系）和外界之间可以交换物质，并存在着相互作用.就其性 质而言，这种相互作用大致可分为力学（包括电磁学）的和热学的两大类.前者常 伴有广义的宏观位移，可通过体系对外界作功的方式来表示 一个体系，如果它和外界仅限于以力学的方式相互作用，不存在热学方式的 相互作用，则称这个体系为绝热隔离体系（简称绝热体系）.一个体系，如果它和 外界之间既不交换物质，又无相互作用，则称这个体系为孤立系.显然，孤立系必 然是绝热隔离的，因为它和外界之间既不存在力学，也不存在热学相互作用.反 之，绝热体系却不一定是孤立系，因为它并未对体系和外界之间的力学相互作用 加以限制 必须指出，绝对意义下的孤立系是不存在的.体系和外界不可能绝对没有相 互影响.和外界绝对隔绝的体系是不可测量、在物理学中无法认识的.物理学离 不开实验.不作实验观测，就无法了解体系和外界是否存在相互作用，就无法判 别它是否孤立.而要进行观测，就要给体系以信号并取得从体系反馈回来的信 息，这实际上就是对体系施加了影响，破坏了“绝对孤立”.把任何在一定条件下 成立的物理概念推到了极端，就变成不可理解的了.孤立系的概念从根本上来说