热平衡

     中文名称：热平衡

     英文名称：thermalequilibrium

     定义：同一物体内或在可相互进行热交换的几个物体间，既不发生热的迁移，也不发生物质的相变而具有相同温度的状态。

     所属学科：机械工程（一级学科）；工业自动化仪表与系统（二级学科）；温度测量仪表-温度测量仪表一般名词（三级学科）

       一个处于任意平衡状态的系统，在没有宏观功的条件下，靠系统与外界直接相互作用以改变系统状态的方式称热接触（或热交换）。两个热力学系统进行热接触时，系统原来的平衡状态一般都将发生变化；经过足够长的时间之后，系统的状态不再发生变化；这时可以认为两个系统处于热平衡。如果两个系统热接触时，状态没有发生变化，则说明两个系统已是互为热平衡的。可以认为互为热平衡的两个系统的冷热程度相同。

        若有A、B、C三个处于任意确定的平衡态的系统,而系统A和系统B是互相绝热的。令A和 B同时与系统C相互热接触，经过足够长的时间后,A和B都将与C达到热平衡。这时使A和B不再绝热而相互热接触，实验证明，A和B的状态都不发生变化，即A和B也是处于热平衡的。此实验事实说明，如果两个热力学系统各自与第三个热力学系统处于热平衡，则它们彼此也必处于热平衡。这一实验结论叫做热平衡的传递性，或叫做热平衡定律。

       动物的产热量和散热量相等即为热平衡。动物机体在正常代谢过程中，不断产热和散热，作为恒温动物的哺乳动物和家禽，必须使散热量和产热量达到平衡，才能维持体温的相对恒定，保证机体各器官组织执行正常的生理机能。

       对于半导体等固体材料，热平衡就是指没有外加任何作用（例如电压）时的一种状态。半导体处于热平衡时，其中的载流子称为[热]平衡载流子，其浓度是一定的（尽管在微观上存在有不断产生与复合的过程）；这时半导体内部可以存在电荷（空间电荷）和电场（内建电场），但不会产生电流。当半导体受到光照或者加有电压时，即变为非[热]平衡状态，其中的载流子称为非平衡载流子。非平衡载流子浓度与外界作用有关，而且在外加作用去掉以后，非平衡载流子浓度将要随着时间而发生衰减（有一个所谓寿命时间），最后又将逐渐回复到热平衡状态。

      热平衡方程（热交换定律）thermalbalanceequation

      温度不同的两个或几个系统之间发生热量的传递，直到系统的温度相等。在热量交换过程中，遵从能的转化和守恒定律。从高温物体向低温物体传递的热量，实际上就是内能的转移，高温物体内能的减少量就等于低温物体内能的增加量。

      其平衡方程式为：Q放=Q吸(Q表示热量)

      此方程只适用于绝热系统内的热交换过程，即无热量的损失；在交换过程中无热和功转变问题；而且在初、末状态都必须达到平衡态。系统放热，一般是由于温度降低、凝固、液化及燃料燃烧等过程。而吸热则是由于温度升高，熔解及汽化过程而引起的。