Forskel mellem statisk og dynamisk ligevægt

Statisk vs dynamisk ligevægt
 

Equilibrium er et koncept, der bruges i en række forskellige discipliner, for at udtrykke en balance mellem to modstridende kræfter i et overvejet system.

I dette tilfælde er statisk ligevægt og dynamisk ligevægt to tilstande i et fysisk system, hvor to eller flere egenskaber er i balance. Disse tilfælde undersøges specifikt inden for mekanik og også i fysisk kemi.

Hvad er statisk ligevægt?

Som generisk forstand defineres statisk ligevægt som en tilstand, hvor både de makroskopiske og mikroskopiske egenskaber af et system forbliver uændrede med tiden.

I mekanik kan et system uden resulterende kraft, der virker på det, betragtes som en ligevægtstilstand. Det er tilstrækkeligt at sige, at hvis,

• Vektorsummen for alle eksterne kræfter er nul; ∑ → F_EXT = 0

• Summen af ​​øjeblikke af alle eksterne kræfter omkring en hvilken som helst linje er nul, ∑ → G_EXT = 0

så er systemet i ligevægt. Hvis systemets hastighed også er nul (dvs.. → V = 0), så er systemet i statisk ligevægt.

Overvej for eksempel et objekt, der ligger på et bord inde i et rum. De ydre kræfter på objektet eller tyngdekraften (dvs. vægt) modvirkes af reaktionen på objektet ved bordet. Reaktionen og vægten er også på den samme linje, så der produceres ingen øjeblikke. Bordet er også på jorden i et rum og bevæger sig ikke. Derfor kan vi udlede, at bogen er i statisk ligevægt.

Hvad er dynamisk ligevægt?

Den dynamiske ligevægt kan generisk defineres som en tilstand af et system, hvor de makroskopiske egenskaber forbliver uændrede, mens de mikroskopiske egenskaber ændrer sig.

I mekanik kan det specifikt defineres som en tilstand af et system, hvor systemet er i ligevægt, men hastigheden er ikke nul (dvs. systemet bevæger sig med en konstant hastighed). Derfor,

• Σ → F_EXT = 0

• Σ → G_EXT = 0

• → V ≠ 0

Overvej igen bordet og genstanden, men i stedet for et rum placeres det inde i en kabine i et tog, der bevæger sig med konstant hastighed.

I termodynamikens sammenhæng, hvis temperaturen i et system forbliver uændret (dvs. systemets energi er uændret), mens varmen og arbejdsoverførslen forekommer. Den nødvendige betingelse er, at summen af ​​arbejdsindgangen og varmeindgangen skal være lig med summen af ​​arbejdsoutput og varmeudgang.

I et kemisk system forekommer dynamisk ligevægt, når fremadreaktionen og bagudreaktionen forekommer i samme hastighed i en reversibel reaktion. Koncentrationen af ​​reaktanter og produkter forbliver uændret, men stadig konverteres nogle af reaktanterne til produkter, og produkter omdannes til reaktanter. Men disse to modsatte processer forekommer i samme takt.

Overvej for eksempel NO₂ og N₂O₄ system. Når nej₂ gas komprimeres i en beholder, inkrementet i trykket får systemet til at blive forspændt fremad, og N₂O₄ produceres for at reducere antallet af molekyler og til sidst reducere trykket. Men på et bestemt tidspunkt ser fremadreaktionen ud til at stoppe, og N₂O₄ produktionen ser ud til at stoppe. Koncentrationerne (eller delvist tryk) af systemet forbliver uændrede. Men på molekylært niveau er NO₂ konverteres til N₂O₄ og omvendt.

Hvad er forskellen mellem statisk og dynamisk ligevægt?

• I statisk ligevægt forbliver både mikroskopiske og makroskopiske egenskaber uændrede, medens de mikroskopiske egenskaber i dynamisk ligevægt ændres, mens de makroskopiske egenskaber forbliver uændrede.

• I mekanik kan et system uden ubalancerede eksterne kræfter og eksterne øjeblikke betragtes som i ligevægt. Hvis systemet endvidere er stationært, er det i statisk ligevægt, og hvis det bevæger sig med en konstant hastighed, er det i dynamisk ligevægt.

• I et termodynamisk system, hvis temperaturen er konstant, og varme- og masseoverførselsindgang og -udgang er i samme hastigheder, er systemet i (dynamisk / termodynamisk) ligevægt.

• I et kemisk system, hvis hastigheden af ​​den fremadrettede reaktion og den tilbagevendende reaktion er den samme, siges systemet at være i dynamisk ligevægt.