Rozdiel medzi statickou a dynamickou rovnováhou

Statická verzus dynamická rovnováha
 

Rovnováha je koncept používaný v rôznych disciplínach na vyjadrenie rovnováhy medzi dvoma protichodnými silami v uvažovanom systéme.

V tomto prípade statická rovnováha a dynamická rovnováha sú dva stavy fyzického systému, v ktorých sú vyvážené dva alebo viac vlastností. Tieto prípady sa konkrétne skúmajú v mechanike a tiež vo fyzickej chémii.

Čo je statická rovnováha?

Ako všeobecný zmysel je statická rovnováha definovaná ako stav, v ktorom makroskopické aj mikroskopické vlastnosti systému zostávajú časom nezmenené.

V mechanike je možné považovať systém bez výslednej sily, ktorá naň pôsobí, v rovnovážnom stave. Stačí povedať, že ak,

• Vektorový súčet všetkých vonkajších síl je nula; ∑ → F_EXT = 0

• Súčet momentov všetkých vonkajších síl okolo ktorejkoľvek čiary je nula, ∑ → G_EXT = 0

potom je systém v rovnováhe. Ďalej, ak je rýchlosť systému tiež nula (t.j.. → V = 0), potom je systém v statickej rovnováhe.

Napríklad, zvážte predmet ležiaci na stole vo vnútri miestnosti. Vonkajšie sily na predmet alebo gravitačný ťah (t. J. Hmotnosť) sú potlačené reakciou na predmet pri stole. Reakcia a hmotnosť sú tiež na rovnakej línii, takže nevznikajú žiadne momenty. Stôl je tiež v miestnosti v miestnosti a nepohybuje sa. Preto môžeme odvodiť, že kniha je v statickej rovnováhe.

Čo je dynamická rovnováha?

Dynamickú rovnováhu možno všeobecne definovať ako stav systému, v ktorom makroskopické vlastnosti zostávajú nezmenené, zatiaľ čo sa mikroskopické vlastnosti menia.

V mechanike môže byť špecificky definovaný ako stav systému, v ktorom je systém v rovnováhe, ale rýchlosť nie je nula (t. J. Systém sa pohybuje konštantnou rýchlosťou). teda,

• Σ → F_EXT = 0

• Σ → G_EXT = 0

• → V ≠ 0

Znovu zvážte stôl a predmet, ale namiesto miestnosti je umiestnený vo vnútri kabíny vlaku pohybujúceho sa konštantnou rýchlosťou..

V kontexte termodynamiky, ak teplota systému zostáva nezmenená (t. J. Energia systému je nezmenená), zatiaľ čo dochádza k prenosu tepla a práce. Nevyhnutnou podmienkou je, že súčet pracovného príkonu a tepelného príkonu sa musí rovnať súčtu pracovného výkonu a tepelného výkonu.

V chemickom systéme dynamická rovnováha nastáva, keď sa pri reverzibilnej reakcii vyskytuje rovnaká rýchlosť vpred a vzad. Koncentrácia reaktantov a produktov zostáva nezmenená, ale niektoré reaktanty sa stále prevádzajú na produkty a produkty sa premieňajú na reaktanty. Tieto dva protichodné procesy sa však vyskytujú rovnakou rýchlosťou.

Napríklad, zvážte NO₂ a N₂O₄ Systém. Keď NIE₂ plyn je stlačený v nádobe, zvýšenie tlaku spôsobí, že systém je predpätý dopredu, a N₂O₄ je produkovaný na zníženie počtu molekúl a nakoniec na zníženie tlaku. Zdá sa však, že v určitom okamihu sa ďalšia reakcia zastaví a N₂O₄ Zdá sa, že výroba sa zastaví. Koncentrácie (alebo parciálny tlak) systému zostávajú nezmenené. Ale na molekulárnej úrovni NO₂ je konvertovaný na N₂O₄ a naopak.

Aký je rozdiel medzi statickou a dynamickou rovnováhou?

• V statickej rovnováhe zostávajú mikroskopické aj makroskopické vlastnosti nezmenené, zatiaľ čo v dynamickej rovnováhe sa mikroskopické vlastnosti menia, zatiaľ čo makroskopické vlastnosti zostávajú nezmenené..

• V mechanike sa dá systém bez nevyvážených vonkajších síl a vonkajších momentov považovať za rovnovážny. Navyše, ak je systém nehybný, je v statickej rovnováhe a ak sa pohybuje konštantnou rýchlosťou, je v dynamickej rovnováhe..

• Ak je teplota v termodynamickom systéme konštantná a vstup a výstup na prenos tepla a hmoty sú rovnaké, systém je v (dynamickej / termodynamickej) rovnováhe..

• V chemickom systéme, ak je rýchlosť doprednej a spätnej reakcie rovnaká, hovorí sa, že systém je v dynamickej rovnováhe..