Echilibrul static vs dinamic
Echilibrul este un concept folosit într-o varietate de discipline, pentru a exprima un echilibru între două forțe opuse într-un sistem considerat.
În acest caz, echilibrul static și echilibrul dinamic sunt două stări ale unui sistem fizic în care două sau mai multe proprietăți sunt în echilibru. Aceste cazuri sunt investigate în mod special în mecanică și, de asemenea, în chimie fizică.
Ce este echilibrul static?
În sens generic, echilibrul static este definit ca o stare în care atât proprietățile macroscopice, cât și cele microscopice ale unui sistem rămân neschimbate în timp.
În mecanică, un sistem fără forță rezultantă care acționează asupra acestuia poate fi considerat într-o stare de echilibru. Este suficient să spunem că dacă, • Suma vectorială a tuturor forțelor externe este zero; ∑ →FEXT=0
• Suma momentelor tuturor forțelor externe despre orice dreaptă este zero, ∑ →GEXT=0
atunci sistemul este în echilibru. În plus, dacă viteza sistemului este, de asemenea, zero (adică →V=0), atunci sistemul este în echilibru static.
De exemplu, luați în considerare un obiect întins pe o masă în interiorul unei camere. Forțele externe asupra obiectului sau atracția gravitațională (adică greutatea) este contracarată de reacția asupra obiectului de către masă. De asemenea, reacția și greutatea sunt pe aceeași linie, deci nu se produc momente. De asemenea, masa este pe pământ într-o cameră și nu se mișcă. Prin urmare, putem deduce că cartea este în echilibru static.
Ce este echilibrul dinamic?
Echilibrul dinamic poate fi definit generic ca o stare a unui sistem în care proprietățile macroscopice rămân neschimbate în timp ce proprietățile microscopice se schimbă.
În mecanică, poate fi definită în mod specific ca o stare a unui sistem în care sistemul este în echilibru, dar viteza nu este zero (adică sistemul se mișcă cu o viteză constantă). Prin urmare, • ∑→FEXT=0
• ∑→GEXT=0
• →V ≠ 0
Luați în considerare din nou masa și obiectul, dar în loc de o cameră, acesta este plasat în interiorul unei cabine a unui tren care se mișcă cu o viteză constantă.
În contextul termodinamicii, dacă temperatura unui sistem rămâne neschimbată (adică energia sistemului este neschimbată) în timp ce au loc transferul de căldură și de lucru. Condiția necesară este ca suma aportului de lucru și a aportului de căldură să fie egală cu suma puterii de lucru și a energiei termice.
Într-un sistem chimic, echilibrul dinamic are loc atunci când reacția directă și reacția inversă au loc cu aceeași viteză într-o reacție reversibilă. Concentrația reactanților și a produselor rămân neschimbate, dar totuși unii dintre reactanți sunt transformați în produse, iar produsele sunt transformate în reactanți. Dar aceste două procese opuse au loc în același ritm.
De exemplu, luați în considerare sistemul NO2 și N2O4. Când NO2de gaz este comprimat într-un recipient, creșterea presiunii face ca sistemul să fie deplasat înainte, iar N2O 4 este produs pentru a reduce numărul de molecule și în cele din urmă a reduce presiunea. Dar, la un moment dat, reacția directă pare să se oprească și producția N2O4 pare să se oprească. Concentrațiile (sau presiunea parțială) ale sistemului rămân neschimbate. Dar la nivel molecular NO2 este convertit în N2O4 și invers.
Care este diferența dintre echilibrul static și cel dinamic?
• În echilibru static, atât proprietățile microscopice, cât și cele macroscopice rămân neschimbate, în timp ce, în echilibru dinamic, proprietățile microscopice se modifică, în timp ce proprietățile macroscopice rămân neschimbate.
• În mecanică, un sistem fără forțe externe dezechilibrate și momente externe poate fi considerat a fi în echilibru. În plus, dacă sistemul este staționar, este în echilibru static, iar dacă se mișcă cu o viteză constantă, este în echilibru dinamic.
• Într-un sistem termodinamic, dacă temperatura este constantă, iar intrarea și ieșirea transferului de căldură și masă sunt la rate egale, sistemul este în echilibru (dinamic/termodinamic).
• Într-un sistem chimic, dacă viteza reacției directe și a reacției înapoi sunt aceleași, se spune că sistemul este în echilibru dinamic.
