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巨热力势

又称巨势或广势函数,是热力学和统计物理学理论中一个重要的态函数。通常以符号Ω表示。对粒子数可变系统,巨热力势为系统的自由能F同吉布斯函数G之差,即

ΩF-G

对于流体系统,巨热力势可表示为

Ω=-pV

式中p为压强,V为系统的体积。

对温度T、压强p和粒子数密度n均匀的系统,在微变化过程中,巨热力势的变化为

dΩ≤-SdT-pdV-δA'-ndμ

式中δA┡为非体积变化的功,μ为系统的化学势。

若系统进行的过程维持Tpμ 均不变,则有

-dΩδA┡,

即系统对外所作的非体积变化的功不能大于系统巨热力势的减少。

若过程中系统的TVμ不变,又无非体积功的情况,则有

dΩ≤0。

由此给出一个判断过程进行方向的标准,称为巨热力势判据:系统在上述条件下进行的任何自发过程,必将导致系统巨热力势的减小;当系统处于平衡态时,Ω具有最小值。

巨热力势判据在研究粒子数可变,而化学势确定的系统的性质和状态变化时,具有重要意义。

在统计物理学中,巨热力势Ω同巨配分函数Ξ 的关系为

Ω=-kTlnΞ,

Ξ=

式中k为玻耳兹曼常数,T为系统的热力学温度。