Atšķirība starp statisko un dinamisko līdzsvaru

Statiskais un dinamiskais līdzsvars
 

Līdzsvars ir jēdziens, ko izmanto dažādās disciplīnās, lai izteiktu līdzsvaru starp diviem pretējiem spēkiem attiecīgajā sistēmā.

Šajā gadījumā statiskais līdzsvars un dinamiskais līdzsvars ir divi fiziskās sistēmas stāvokļi, kuros divas vai vairākas īpašības ir līdzsvarā. Šie gadījumi ir īpaši izmeklēti mehānikā un arī fizikālajā ķīmijā.

Kas ir statiskais līdzsvars?

Vispārīgā nozīmē statiskais līdzsvars tiek definēts kā stāvoklis, kurā gan sistēmas makroskopiskās, gan mikroskopiskās īpašības laika gaitā paliek nemainīgas.

Mehānikā līdzsvara stāvoklī var uzskatīt sistēmu, kurā uz to nedarbojas spēkā esošais spēks. Pietiek pateikt, ka, ja,

• Visu ārējo spēku vektora summa ir nulle; ∑ → F_EXT = 0

• Visu ārējo spēku momentu summa par jebkuru līniju ir nulle, ∑ → G_EXT = 0

tad sistēma ir līdzsvarā. Turklāt, ja arī sistēmas ātrums ir nulle (t.i.. → V = 0), tad sistēma atrodas statiskajā līdzsvarā.

Piemēram, apsveriet priekšmetu, kas atrodas uz galda istabas iekšpusē. Ārējie spēki, kas iedarbojas uz objektu, vai gravitācijas vilkme (t.i., svars) tiek līdzsvaroti, reaģējot uz objektu pie galda. Arī reakcija un svars ir vienā līnijā, tāpēc momenti netiek ražoti. Arī galds atrodas uz zemes telpā un nekustas. Tāpēc mēs varam secināt, ka grāmata atrodas statiskajā līdzsvarā.

Kas ir dinamiskais līdzsvars?

Dinamisko līdzsvaru vispārīgi var definēt kā sistēmas stāvokli, kurā makroskopiskās īpašības nemainās, kamēr mikroskopiskās īpašības mainās.

Mehānikā to var īpaši definēt kā sistēmas stāvokli, kurā sistēma atrodas līdzsvarā, bet ātrums nav nulle (t.i., sistēma pārvietojas ar nemainīgu ātrumu). Tāpēc,

• ∑ → F_EXT = 0

• ∑ → G_EXT = 0

• → V ≠ 0

Atkal apsveriet galdu un priekšmetu, bet telpas vietā tas tiek ievietots vilciena kabīnē, kas pārvietojas ar nemainīgu ātrumu.

Termodinamikas kontekstā, ja sistēmas temperatūra paliek nemainīga (t.i., sistēmas enerģija nav mainīta), kamēr notiek siltums un darba pārnešana. Nepieciešamais nosacījums ir tāds, ka darba ieejas un siltuma ieejas summai jābūt vienādai ar darba izlaides un siltuma izlaides summu..

Ķīmiskajā sistēmā dinamisks līdzsvars rodas, ja priekšējā reakcija un atpakaļejošā reakcija notiek vienādā ātrumā atgriezeniskā reakcijā. Reaģentu un produktu koncentrācija paliek nemainīga, taču daži no reaģentiem tiek pārveidoti produktos, un produkti tiek pārveidoti par reaģentiem. Bet šie divi pretējie procesi notiek vienā tempā.

Piemēram, ņemiet vērā NĒ₂ un N₂O₄ sistēma. Kad NĒ₂ gāze tiek saspiesta traukā, spiediena palielināšanās izraisa sistēmas nobīdi uz priekšu, un N₂O₄ tiek ražots, lai samazinātu molekulu skaitu un galu galā samazinātu spiedienu. Bet kādā brīdī šķiet, ka priekšējā reakcija apstājas un N₂O₄ šķiet, ka ražošana tiek pārtraukta. Sistēmas koncentrācijas (vai daļējs spiediens) paliek nemainīgas. Bet molekulārā līmenī NO₂ tiek pārveidots par N₂O₄ un otrādi.

Kāda ir atšķirība starp statisko un dinamisko līdzsvaru?

• Statiskajā līdzsvarā gan mikroskopiskās, gan makroskopiskās īpašības nemainās, turpretī dinamiskā līdzsvara gadījumā mikroskopiskās īpašības mainās, bet makroskopiskās īpašības nemainās..

• Mehānikā sistēmu, kurā nav nesabalansētu ārējo spēku un ārējo momentu, var uzskatīt par līdzsvara stāvoklī. Turklāt, ja sistēma ir nekustīga, tā atrodas statiskā līdzsvarā, un, ja tā pārvietojas ar nemainīgu ātrumu, tad tā ir dinamiskā līdzsvarā..

• Termodinamiskā sistēmā, ja temperatūra ir nemainīga un siltuma un masas pārneses ievade un izvade ir vienādos ātrumos, sistēma atrodas (dinamiskā / termodinamiskā) līdzsvarā..

• Ja ķīmiskajā sistēmā priekšējās un atpakaļejošās reakcijas ātrums ir vienāds, sistēma tiek uzskatīta par dinamisku līdzsvaru..