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局域平衡

局域平衡是一個物理學概念,主要用於描述非平衡系統中的某些小區域可以近似地看作處於平衡態的情況。具體來說:

定義:局域平衡指的是在一個非平衡系統中,可以將系統劃分為許多小的「局域」,每個局域在巨觀上足夠小,因此在短時間內可以看作是均勻的、平衡的。儘管從微觀上看,每個局域仍然包含大量粒子,它們仍然可以作為一個巨觀熱力學系統來處理。

假設:局域平衡假設認為,即使整個系統是非平衡的,每個小區域在隔離開來的極短時間內可以達到分子平衡分布,從而可以認為這個小區域達到了熱力學平衡。這樣,就可以為每個小區域定義熱力學函式,並假設這些函式可以用來描述該局域在某一時刻的熱力學狀態。

套用:局域平衡的概念在非平衡態熱力學中非常重要,它允許研究者定義局域熵函式,並通過求和得到系統整體的熵。普里高津(I. Prigogine)為代表的布魯塞爾學派將局域平衡的概念引入了非平衡的開放系統。

局限性:需要注意的是,局域平衡假設與實際情況之間存在差距。例如,被隔離開來的局域在某一瞬間可能尚未處於平衡態,只有在經過一段時間後才能達到內部平衡。因此,這種假設只是一種理想化的情況,用於簡化非平衡態熱力學的研究。

其他學科套用:局域平衡態的概念也被引入到冶金學中,指的是當一個體系偏離平衡的程度不大時,可以在巨觀小而微觀大的局域範圍內,認為它處於各種熱力學函式及其之間的各種關係仍適用的平衡狀態。

綜上所述,局域平衡是一種用於處理非平衡系統的理論工具,它通過將系統劃分為小的局域來近似地描述非平衡態的行為。