Różnica między równowagą statyczną a dynamiczną
Share
Równowaga statyczna a dynamiczna
Równowaga jest pojęciem stosowanym w różnych dyscyplinach, aby wyrazić równowagę między dwiema przeciwnymi siłami w rozważanym systemie.
W tym przypadku równowaga statyczna i równowaga dynamiczna to dwa stany układu fizycznego, w których dwie lub więcej właściwości są w równowadze. Przypadki te są szczegółowo badane w mechanice, a także w chemii fizycznej.
Co to jest równowaga statyczna?
W sensie ogólnym równowaga statyczna jest definiowana jako stan, w którym zarówno makroskopowe, jak i mikroskopijne właściwości układu pozostają niezmienione w czasie.
W mechanice układ bez siły wypadkowej działającej na niego można rozpatrywać w stanie równowagi. Wystarczy powiedzieć, że jeśli,
• Suma wektorowa wszystkich sił zewnętrznych wynosi zero; ∑ → F.EXT = 0
• Suma momentów wszystkich sił zewnętrznych wokół dowolnej linii wynosi zero, ∑ → GEXT = 0
wtedy układ jest w równowadze. Dodatkowo, jeśli prędkość układu jest równa zero (tj. → V = 0), wówczas system znajduje się w równowadze statycznej.
Weźmy na przykład przedmiot leżący na stole w pokoju. Siły zewnętrzne działające na obiekt lub przyciąganie grawitacyjne (tj. Ciężar) są przeciwdziałane przez reakcję na przedmiot przez stół. Również reakcja i waga są na tej samej linii, więc nie powstają żadne momenty. Ponadto stół leży na ziemi w pokoju i się nie porusza. Dlatego możemy wywnioskować, że książka jest w statycznej równowadze.
Co to jest równowaga dynamiczna?
Równowagę dynamiczną można ogólnie zdefiniować jako stan układu, w którym właściwości makroskopowe pozostają niezmienione, a właściwości mikroskopowe się zmieniają.
W mechanice można to konkretnie zdefiniować jako stan układu, w którym układ jest w równowadze, ale prędkość nie jest równa zeru (tzn. Układ porusza się ze stałą prędkością). W związku z tym,
• ∑ → F.EXT = 0
• ∑ → G.EXT = 0
• → V ≠ 0
Ponownie rozważ stół i przedmiot, ale zamiast pokoju umieszcza się je w kabinie pociągu poruszającego się ze stałą prędkością.
W kontekście termodynamiki, jeśli temperatura układu pozostaje niezmieniona (tj. Energia układu pozostaje niezmieniona), podczas gdy zachodzi przekazywanie ciepła i pracy. Warunkiem koniecznym jest suma nakładu pracy i wkładu ciepła musi być równa sumie wydajności pracy i mocy cieplnej.
W układzie chemicznym równowaga dynamiczna występuje, gdy reakcja do przodu i reakcja do tyłu zachodzą z tą samą szybkością w reakcji odwracalnej. Stężenie reagentów i produktów pozostaje niezmienione, ale nadal niektóre z reagentów są przekształcane w produkty, a produkty są przekształcane w reagenty. Ale te dwa przeciwstawne procesy zachodzą w tym samym tempie.
Weźmy na przykład NO2) oraz n2)O4 system. Kiedy NIE2) gaz jest sprężany w zbiorniku, wzrost ciśnienia powoduje odchylenie systemu do przodu, a N2)O4 jest wytwarzany w celu zmniejszenia liczby cząsteczek i ostatecznie zmniejszenia ciśnienia. Ale w pewnym momencie reakcja naprzód wydaje się ustać, a N2)O4 wydaje się, że produkcja się zatrzymała. Stężenia (lub ciśnienie cząstkowe) układu pozostają niezmienione. Ale na poziomie molekularnym NO2) jest konwertowany na N2)O4 i wzajemnie.
Jaka jest różnica między równowagą statyczną a dynamiczną?
• W stanie statycznym zarówno właściwości mikroskopowe, jak i makroskopowe pozostają niezmienione, podczas gdy w równowadze dynamicznej właściwości mikroskopowe zmieniają się, a właściwości makroskopowe pozostają niezmienione.
• W mechanice układ, w którym nie występują niezrównoważone siły zewnętrzne i momenty zewnętrzne, można uznać za w równowadze. Dodatkowo, jeśli układ jest nieruchomy, znajduje się w równowadze statycznej, a jeśli porusza się ze stałą prędkością, znajduje się w równowadze dynamicznej.
• W układzie termodynamicznym, jeśli temperatura jest stała, a przepływ i przepływ ciepła i masy są równe, układ znajduje się w (dynamicznej / termodynamicznej) równowadze.
• W układzie chemicznym, jeśli szybkość reakcji do przodu i reakcji do tyłu są takie same, mówi się, że układ znajduje się w równowadze dynamicznej.
