Techniklexikon

thermodynamisches Gleichgewicht

Thermodynamik und statistische Physik, Zustand eines abgeschlossenen thermodynamischen Systems mit konstanter innerer Energie, Volumen, verallgemeinerten Koordinaten und Teilchenzahl, bei dem entsprechend dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik die Entropie S bei jeder infinitesimalen virtuellen Verrückung konstant bleibt und ihren Maximalwert annimmt (S = S_max). Für die Variationen der Entropie gilt entsprechend dS = 0, d²S < 0.

In Gasen treten mikroskopisch stets Fluktuationen um den Gleichgewichtszustand auf, die makroskopisch auf Grund der üblich grossen Teilchenzahl (ca. 10²³) nicht mehr nachweisbar sind.

In der Gleichgewichtsthermodynamik werden nur die Zustände im Gleichgewicht betrachtet. So gilt z.B. die ideale Gasgleichung nur unter der Voraussetzung, dass sich das Gas im Gleichgewicht befindet. Betrachtet man zwei aufeinanderfolgende Zustände eines Systems, so wird für diese stets vorausgesetzt, dass sich jeweils der Gleichgewichtszustand eingestellt hat.

Für nicht-abgeschlossene Systeme gestatten die thermodynamischen Potentiale – in Abhängigkeit von den Nebenbedingungen – die unmittelbare Beschreibung des thermodynamischen Gleichgewichtszustandes und liefern zudem diesbezügliche Bedingungen.

Eine thermodynamische Charakterisierung des Gleichgewichtszustands kann im Falle chemischer Reaktionen auch durch das Massenwirkungsgesetz gegeben werden. (Phasenübergänge und kritische Phänomene)