Das thermodynamische Gleichgewicht

Der Begriff Thermodynamik ist historisch gewachsen, aber eigentlich falsch gewählt. Er setzt sich aus den griechischen Wörtern thermos und dynamis (Wärme und bewegen) zusammen. Untersuchungsgegenstand sind aber Gleichgewichte, was eigentlich mit Thermostatik zu beschreiben wäre. Dem Wortsinn nach müsste die Thermodynamik Nichtgleichgewichtszustände analysieren, deren Betrachtung man aber gerade durch die vorgenommen Beschreibung des Arbeitsgebietes ausgeschlossen hat.

Mit der hier gegebenen Definition bleibt die Wirkung äußerer Felder auf das thermodynamische System unberücksichtigt. Unter dem Einfluss des Gravitationsfeldes verändert sich durch den Schweredruck auch die Druckverteilung im System. Ein anliegendes elektrisches Feld bewirkt, dass nicht das chemische Potential, sondern das elektrochemische Potential im System überall gleich sein muss.

Isoliert man ein System von seiner Umgebung, laufen in seinem Inneren Ausgleichsprozesse ab. Diese von selbst ablaufenden Prozesse in einem isolierten System führen nach einer bestimmten Zeit zu einem stabilen Zustand, den man thermodynamischen Gleichgewichtszustand nennt. Der Gleichgewichtszustand ist also ein stationärer Zustand. Alle Parameter bleiben über die Zeit gesehen konstant. Ein isoliertes System kann den Gleichgewichtszustand nicht mehr von selbst verlassen und kehrt nicht mehr von allein (spontan) in den Anfangszustand zurück. Die immer zum Gleichgewicht hin vorgegebene Richtung aller Ausgleichsprozesse nennt man Irreversibilität. Diese wird mit dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik näher untersucht.