水从高处流到低处（高能到低能）、水自然蒸发（低能到高能），这两者是否矛盾？ 第1页

水自然蒸发的过程依然是从高能到低能的哦，不过这里的“能”是吉布斯自由能。在恒压情况下自发的过程，都是吉布斯自由能降低的。

实际上，自发过程的更准确判据是熵增原理，而在恒压下，则可以等价成吉布斯自由能减小，也就是从高能到低能。而我们日常生活中的绝大多数过程都是恒压的，所以这也是为何经常会用到吉布斯自由能判据。如果不是恒压而是恒容过程，则是使用亥姆霍兹自由能。

下面是简单的推导过程，以证明恒压条件下吉布斯自由能判据与熵增原理等价：

假设环境向体系传导了 的热量，体系的熵变为 ，环境熵变为

则

当 时是自发过程（等于0时是可逆过程）

如果温度为 ，则

在恒压过程中，

所以

那么就有

其中等式左边被定义为了 ，吉布斯自由能

所以，在恒压的情况下，自发的过程就是吉布斯自由能降低的过程。在水的蒸汽压低于饱和蒸汽压时，水的蒸发虽然是内能增加的过程，但是却是熵增加的过程。因为吉布斯自由能是小于0的；但是当蒸汽压等于饱和蒸汽压时，吉布斯自由能就是等于0了，是可逆过程；而当水的蒸汽压高于饱和蒸汽压时，则大于0，此时水蒸气凝结成水才是自发的过程。

另一方面，从该式 中我们可以看到，对于水蒸发的过程， 而 ，那么当 降低时，将会更容易使得 ，这就是为何往往降温会导致水蒸气凝结成水滴。