Rozdíl mezi statickou a dynamickou rovnováhou

Statická vs. dynamická rovnováha
 

Rovnováha je koncept používaný v různých disciplínách, který vyjadřuje rovnováhu mezi dvěma protichůdnými silami v uvažovaném systému.

V tomto případě jsou statická rovnováha a dynamická rovnováha dva stavy fyzického systému, kde jsou vyváženy dvě nebo více vlastností. Tyto případy jsou konkrétně zkoumány v mechanice a také ve fyzikální chemii.

Co je statická rovnováha?

Jako obecný smysl je statická rovnováha definována jako stav, ve kterém jak makroskopické, tak mikroskopické vlastnosti systému zůstávají časem nezměněny.

V mechanice, systém bez výsledné síly působící na to může být zvažován v rovnovážném stavu. Stačí říci, že pokud,

• Vektorový součet všech vnějších sil je nula; ∑ → F_EXT = 0

• Součet momentů všech vnějších sil kolem kterékoli čáry je nula, ∑ → G_EXT = 0

pak je systém v rovnováze. Navíc, pokud je rychlost systému také nulová (tj. → V = 0), pak je systém ve statické rovnováze.

Zvažte například předmět ležící na stole uvnitř místnosti. Vnější síly na předmět nebo gravitační tah (tj. Hmotnost) jsou potlačeny reakcí na objektu u stolu. Reakce a hmotnost jsou také na stejné lince, takže nevznikají žádné momenty. Stůl je také na zemi v místnosti a nepohybuje se. Můžeme tedy odvodit, že kniha je ve statické rovnováze.

Co je dynamická rovnováha?

Dynamická rovnováha může být obecně definována jako stav systému, kde makroskopické vlastnosti zůstávají nezměněny, zatímco se mikroskopické vlastnosti mění.

V mechanice to může být specificky definováno jako stav systému, kde je systém v rovnováze, ale rychlost není nula (tj. Systém se pohybuje konstantní rychlostí). Proto,

• ∑ → F_EXT = 0

• ∑ → G_EXT = 0

• → V ≠ 0

Zvažte znovu stůl a předmět, ale místo místnosti je umístěn uvnitř kabiny vlaku pohybujícího se konstantní rychlostí.

V kontextu termodynamiky, pokud teplota systému zůstává nezměněna (tj. Energie systému se nezmění), zatímco dochází k přenosu tepla a práce. Nezbytnou podmínkou je, že součet pracovního příkonu a tepelného příkonu se musí rovnat součtu pracovního výkonu a tepelného výkonu.

V chemickém systému dochází k dynamické rovnováze, když se dopředná reakce a zpětná reakce vyskytují při reverzibilní reakci stejnou rychlostí. Koncentrace reakčních složek a produktů zůstává nezměněna, ale některé reakční složky se stále přeměňují na produkty a produkty se převádějí na reakční složky. Ale tyto dva protichůdné procesy probíhají stejným tempem.

Zvažte například NE₂ a N₂Ó₄ Systém. Když NE₂ plyn je stlačen v nádobě, zvýšení tlaku způsobí, že systém je ovlivněn dopředu, a N₂Ó₄ je produkován ke snížení počtu molekul a nakonec ke snížení tlaku. Ale v určitém okamžiku se zdá, že se dopředná reakce zastaví a N₂Ó₄ Zdá se, že výroba se zastavila. Koncentrace (nebo parciální tlak) systému zůstávají nezměněny. Ale na molekulární úrovni NE₂ je převeden na N₂Ó₄ a naopak.

Jaký je rozdíl mezi statickou a dynamickou rovnováhou?

• Ve statické rovnováze zůstávají mikroskopické i makroskopické vlastnosti nezměněny, zatímco v dynamické rovnováze se mikroskopické vlastnosti mění, zatímco makroskopické vlastnosti zůstávají nezměněny.

• V mechanice lze systém bez nevyvážených vnějších sil a vnějších momentů považovat za v rovnováze. Navíc, pokud je systém stacionární, je ve statické rovnováze a pokud se pohybuje konstantní rychlostí, je v dynamické rovnováze.

• V termodynamickém systému, pokud je teplota konstantní a vstup a výstup přenosu tepla a hmoty jsou stejné rychlosti, je systém v (dynamické / termodynamické) rovnováze.

• Pokud je v chemickém systému rychlost vpřed i zpětná reakce stejná, je systém považován za dynamickou rovnováhu.