Question

一金属杆一端置于沸水中，另一端和冰接触，当沸水和冰的温度不变时，则金属杆上各点温度将不随时间而变化．试问金属杆这时是否处于平衡状态？为什么？

Answer 1

分析：在没有外界影响的条件下，热力学系统的宏观性质不随时间变化的状态．所谓外界影响，是指外界对系统作功或传热．不能把平衡态简单理解为不随时间变化的状态．例如，一金属杆两端分别始终与沸水和冰水接触，热量不断从一端传往另一端，则杆各处温度虽然不同却并不随时间变化，但此杆并不处于平衡态．与单纯静止的力学平衡不同，热平衡态是热动平衡，系统中的分子仍在作无规则热运动，只是平均效果不随时间改变．

解答：解：金属杆就是一个热力学系统．根据平衡态的定义，虽然杆上各点的温度不随时间而改变，但是杆与外界（冰、沸水）仍有能量的交换．一个与外界不断的有能量交换的热力学系统所处的状态，显然不是平衡态．
答：金属杆这时不是处于平衡状态，原因如上．

点评：本题关键明确热力学平衡状态的含义，热平衡状态是一个理想化的概念，是在一定条件下对实际情况的抽象和近似．对热平衡状态的研究具有重要的理论和实践意义，已经成为热力学的基本内容．