1、 热力学是研究过程热效应的科学，也就是研究过程 能量变化和转化 的科学。地球系统内的任何运动无不与能量有关， 地球系统内的化学作用 也无时无处不受热力学基本规律的控制。因此，要认识地球化学过程的作用机制，需要将 热力学 的研究成果应用于地球化学作用过程的研究。第 五 章地 球 化 学 作 用 的热力学和动力学自然界元素发生的各种地球化学作用及过程都是处在某一地质环境的物体内进行的 , 这样就构成了一个热力学体系，其周围物体称为体系的环境。自然界 地球化学热力学体系的特点 ：1.是一个热力学体系 , 它处于地壳（岩石圈）的热力学条件下，由于地壳（岩石圈）各个部分的热力学条件差异而不断地变化。2.
2、多数地球化学体系是开放体系 ,少数接近封闭体系。3. 地球化学体系的 不可逆性和不平衡性是绝对的 。但在自然界不少作用过程往往又是有向着平衡方向进行的趋势，也可以局部地、暂时地达到动态平衡。在形式上呈现相对稳定状态。1 地球化学 过程中的热力学规律过程中的热力学规律多数 变质作用 过程缓慢的 岩浆结晶 过程 火山岩的 冷却结晶 过程以上 三种作用过程 基本上是平衡体系或接近平衡体系(一 )经典热力学基础知识概述由经典物理化学热力学三大定律导出的五个热力学体系的状态函数 : U-内能 S -熵 F-功焓 H-热焓 G- 自由能归纳以下与本次讲课有关的几个要点：1. 这五个热力学体系状态函数的变化
3、值 (增量 ), 只是由体系的始态 和 终态 决定的，而与转变过程的途径无关 。 为此，它们可以作为 判断过程进行 方向和限度 的准则。2. 这五个状态函数作为判断准则时 , 其 适用条件是不同 的：(S) U,V 0 (内能与体积固定的体系 ) (H) S,P 0, 反应不能向右进行 ; 1大气压 , 527 (800K), 通过热力学计算 Gr= - 39.892 KJ, Gr0, 反应向右进行 .计算结果表明，只能在高温（ 527 ）时 , G0, 可生成硅灰石。(假设压力为 1 大气压 )。(三 ) 地球化学过程进行的限度1.平衡态 从热力学的讨论中获知 : 自然过程是向着孤立体系的熵
4、值增大，或体系自由能和其他特征函数减少的方向进行的。 当 熵值 达到 极大值 ，或者 自由能 和 其他特征函数 达到 极小值 时 , 过程进行就达到了极限，而体系处于 平衡态 : 在没有外界条件影响下，体系长时间保持宏观物理化学参量不随时间发生变化。( S)U,V 孤立 =Max 熵值极大 过程达到平衡态的标志( H)S,P =0 自由能和其他特征函数极小 也是过程能够进行的限度。( G)T,P =0在自然界，平衡态是热力学状态中的一种特殊现象。也就是在没有外界影响的条件下，体系的各部分在长时间内，在 宏观上不发生任何变化 。体系的 各部分的温度、压力、化学位均相等 。那么 , 自然界有哪些事实可以作为自然体系是平衡态的证据与标志呢？ 矿物共生组合在时间上、空间上的重复出现 :世界上不同地区 , 各个不同时代形成的花岗岩其主要的造岩矿物总是石英、长石和云母。而世界各地的矽卡岩的主要造岩矿物总是石榴石和辉石。 一定化学成分的矿物共生组合 , 随其形成条件而改变。以橄榄石热液蚀变为例，假设温度、压力基本保持不变，只考虑热液中 CO2浓度的变化。
