Razlika med statičnim in dinamičnim ravnovesjem

Statično vs dinamično ravnovesje
 

Ravnotežje je koncept, ki se uporablja v različnih disciplinah, da bi izrazil ravnotežje med dvema nasprotnima silama v obravnavanem sistemu.

V tem primeru sta statično ravnovesje in dinamično ravnovesje dve stanji fizičnega sistema, kjer sta dve ali več lastnosti v ravnovesju. Ti primeri so posebej raziskani v mehaniki in tudi v fizikalni kemiji.

Kaj je statično ravnovesje?

V splošnem smislu je statično ravnotežje opredeljeno kot stanje, v katerem tako makroskopske kot mikroskopske lastnosti sistema ostanejo nespremenjene s časom.

V mehaniki je mogoče sistem, v katerem nanj ne deluje sila, obravnavati v ravnotežnem stanju. Dovolj je reči, da če,

• vektorska vsota vseh zunanjih sil je nič; ∑ → F_EXT = 0

• Vsota trenutkov vseh zunanjih sil glede katere koli črte je nič, ∑ → G_EXT = 0

potem je sistem v ravnovesju. Poleg tega, če je hitrost sistema tudi nič (tj. → V = 0), potem je sistem v statičnem ravnovesju.

Na primer, razmislite o predmetu, ki leži na mizi v sobi. Zunanjim silam na objekt ali gravitacijskim vlekom (tj. Teža) se tabela ujema z reakcijo na objekt. Tudi reakcija in teža sta v isti liniji, zato ne nastanejo trenutki. Tudi miza je v tleh v sobi in se ne premika. Zato lahko sklepamo, da je knjiga v statičnem ravnovesju.

Kaj je dinamično ravnovesje?

Dinamično ravnotežje lahko na splošno določimo kot stanje sistema, kjer makroskopske lastnosti ostanejo nespremenjene, medtem ko se mikroskopske lastnosti spreminjajo.

V mehaniki ga lahko posebej opredelimo kot stanje sistema, kjer je sistem v ravnovesju, hitrost pa ni nič (t.j. sistem se giblje s konstantno hitrostjo). Zato,

• ∑ → F_EXT = 0

• ∑ → G_EXT = 0

• → V ≠ 0

Spet razmislite o mizi in predmetu, namesto prostora pa je postavljena v kabino vlaka, ki se giblje s konstantno hitrostjo.

Če v termodinamiki temperatura sistema ostane nespremenjena (tj. Energija sistema ostane nespremenjena), medtem ko pride do prenosa toplote in dela. Potreben pogoj je, da morata biti vsota delovnega vhoda in vnosa toplote enaka vsoti delovne moči in toplotne moči.

V kemičnem sistemu se dinamično ravnotežje pojavi, ko se reakcija naprej in povratna reakcija odvijata z isto hitrostjo v reverzibilni reakciji. Koncentracija reaktantov in produktov ostane nespremenjena, vendar se nekateri reaktanti še vedno pretvorijo v produkte, proizvodi pa se pretvorijo v reaktante. Toda ta dva nasprotna procesa se odvijata z isto hitrostjo.

Na primer, upoštevajte NE₂ in N₂O₄ sistem. Kdaj NE₂ plin se stisne v posodi, zvišanje tlaka povzroči, da je sistem pristranski naprej, in N₂O₄ se proizvaja za zmanjšanje števila molekul in sčasoma za zmanjšanje tlaka. Toda na neki točki se zdi, da se reakcija naprej ustavi in ​​N₂O₄ proizvodnja se zdi, da se ustavi. Koncentracije (ali delni tlak) sistema ostanejo nespremenjene. Toda na molekularni ravni NE₂ se pretvori v N₂O₄ in obratno.

Kakšna je razlika med statičnim in dinamičnim ravnovesjem?

• V statičnem ravnovesju tako mikroskopske kot makroskopske lastnosti ostanejo nespremenjene, medtem ko se v dinamičnem ravnovesju mikroskopske lastnosti spremenijo, medtem ko makroskopske lastnosti ostanejo nespremenjene.

• V mehaniki lahko sistem brez neuravnoteženih zunanjih sil in zunanjih trenutkov velja za ravnovesje. Če je sistem v mirovanju, je v statičnem ravnovesju in če se giblje s konstantno hitrostjo, je v dinamičnem ravnovesju.

• V termodinamičnem sistemu, če je temperatura konstantna in sta vhod in izhod prenosa toplote in mase enaka, je sistem v (dinamičnem / termodinamičnem) ravnovesju.

• V kemijskem sistemu, če sta hitrost prednje in povratne reakcije enaka, naj bi bil sistem v dinamičnem ravnovesju.