热力学平衡态、可逆过程及化学平衡是热力学最根本的三概念，从热力学角度剖析三者的本质, 有一定理论意义.
1. 热力学平衡态
热力学平衡态[1]，简称平衡态，是指在一定条件下，系统中各个相的热力学性质不随时间变化，且将系统与环境隔离后，系统的性质仍不改变的状态.
系统处在平衡态，一般应满足如下条件：
①系统内部处于热平衡，即系统有单一温度；
②系统内部处于力平衡，即要求系统有单一压强；
③系统内部处于相平衡，即系统内宏观上没有任何一种物质从一个相变化到另一个相；
④系统内部处于化学平衡，即宏观角度系统内部化学反应已经结束.
热力学没有时间概念，要求系统经历的每一个状态都必须是热力学平衡态，系统从一个平衡态变化至另一个平衡态，可经历无数多个准静态，该过程无限缓慢且无任何突变.
热力学规定准静态是指系统偏离平衡态无限小，并且随时可恢复平衡的状态. 热力学的恒温、恒压、恒容、绝热过程均为准静态过程.
例1：25℃，标态下化学反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g).
析：始态25℃，1molN2(g), 3molH2(g), p(N2,g)=100kPa，p(H2,g)=100kPa,
V=(n总▪RT)/p总=[(n(N2,g)+n(H2,g))▪RT]/p总=[(1+3)×8.314×298.15]/200=49.58(dm3)
末态, 25℃, 2molNH3(g), p(NH3,g)=100kPa,
V=(n(NH3,g))▪RT]/(p(NH3,g))=[2×8.314×298.15]/100=49.58(dm3)
系统由始态变化至末态，中间经过一范特霍夫平衡箱.
平衡箱配制：25℃, N2、H2及NH3均大量存在, 体积也无限大, 系统处于平衡, ΔrGm=0.
平衡箱过程：恒温、恒压，组成不变；
始态气导入，末态气导出，完成反应进度（ξ）为1摩尔的化学反应.
热力学计算：
ΔrHmθ=Σνi▪ΔfHmθ=2ΔfHmθ(NH3,g)-ΔfHmθ(N2,g)-3ΔfHmθ(H2,g)=2ΔfHmθ(NH3,g)
ΔrGmθ=Σνi▪ΔfGmθ=2ΔfGmθ(NH3,g)-ΔfGmθ(N2,g)-3ΔfGmθ(H2,g)=2ΔfGmθ(NH3,g)
ΔrSmθ=Σνi▪S mθ=2Smθ(NH3,g)-Smθ(N2,g)-3Smθ(H2,g)
备注：范特霍夫平衡箱仅为反应媒介，旨在实现恒温恒压条件，本身不变化. 该过程始态、末态均规定为热力学平衡态.
由上可知热力学过程的条件，即：恒温恒压及组成(平衡组成)不变是借助范特霍夫平衡箱实现，热力学计算事实上是虚拟计算，计算结果不能等同于客观事实.
2. 可逆过程
对于过程“A→B”，如果存在过程“B→A”, 当系统连续经过上述两过程后，系统与环境均复原（Q=0，W=0）, 则过程“A→B”称为可逆过程.
可逆过程“A→B”, 要求该过程物质可逆、能量可逆及过程可逆.
2.1 物质可逆
物质可逆也称化学可逆；要求“A→B”的过程必须是“B→A”过程的逆过程.
事实上热力学认为如果“A→B”的过程自发，其逆过程“B→A”过程一定非自发，因此不能用一个不能进行的过程来检验“A→B”的过程自发性.
2.2 能量可逆
能量可逆也称热力学可逆，要求“A→B”的过程必须在无限接近平衡条件下进行，即过程无限缓慢进行，确保“A→B”的过程的热效应与“B→A”过程的热效应互为相反值.
任何过程都有一定速率，不可能无限缓慢进行.
“无限缓慢”的规定是强调系统无限接近于平衡，系统压强p与环境外压pe恒相等, 此时体积功δWT=
-pe▪dV= -p▪dV .
2.3 过程可逆
过程可逆也称实际可逆，要求A→B”的过程不发生不可逆能量损耗，要求过程不能存在内摩擦力 .
实际上，内摩擦力几乎是任何过程都存在的，不发生不可逆能量损耗的过程是不存在的，除非过程原本就不进行.
由上可知：过程只要一发生，①其逆过程就不能自发进行；②过程也不可能无限缓慢进行；③过程同样一定会出现不可逆能量损耗. 除非过程本身就不发生，上述三条假设才可能变为现实.
综上所述，可逆过程应为一状态点，或者平衡点.
3. 化学平衡
热力学中大多数化学反应均是在恒温恒压下（范特霍夫平衡箱）进行，因此热力学中化学平衡也是在恒温恒压条件下给出的，即：恒温恒压，环境不提供有效功下，反应的ΔrGm=0，则该反应实现化学平衡.
上述判据，也称化学平衡的G判据. 它可由熵增原理[2]推导得出， 仅为熵增原理的一种特殊情况.
化学反应也可在其它条件下，诸如恒温恒容、绝热恒压、绝热恒容, 实现平衡, 这些条件下的化学平衡问题，同样有待于展开进一步研究.
4. 结论
[1]热力学计算前提是系统组成保持恒定，本质为虚拟计算；
[2]可逆过程只能存在于平衡态，本质为一状态点；
[3]非恒温、恒压条件下的化学平衡，也需展开研究.
参考文献
[1]天津大学物理化学教研室编. 物理化学, 上册（第五版）.北京: 高等教育出版社. 2009,5:38
[2] 余高奇. 熵增原理与热力学第二定律. 科学网博客, 2021,4
