Unterschied zwischen statischem und dynamischem Gleichgewicht: Statisches vs. Dynamisches Gleichgewicht
Statisches vs. Dynamisches Gleichgewicht
Gleichgewicht ist ein in verschiedenen Disziplinen verwendetes Konzept, um ein Gleichgewicht zwischen zwei entgegengesetzten Kräften in einem betrachteten System auszudrücken.
In diesem Fall sind statisches Gleichgewicht und dynamisches Gleichgewicht zwei Zustände eines physikalischen Systems, in dem zwei oder mehr Eigenschaften im Gleichgewicht sind. Diese Fälle werden speziell in der Mechanik und in der physikalischen Chemie untersucht.
Was ist statisches Gleichgewicht?
Das statische Gleichgewicht ist allgemein als ein Zustand definiert, in dem sowohl die makroskopischen als auch die mikroskopischen Eigenschaften eines Systems mit der Zeit unverändert bleiben.
In der Mechanik kann ein System ohne resultierende Kraft in einem Gleichgewichtszustand betrachtet werden. Es genügt zu sagen, dass, wenn
• Die Vektorsumme aller äußeren Kräfte Null ist; Σ → F EXT = 0
Die Summe der Momente aller externen Kräfte über eine beliebige Linie ist Null, Σ → GEXT = 0 dann befindet sich das System im Gleichgewicht. Wenn die Geschwindigkeit des Systems ebenfalls Null ist (dh
→ V = 0), befindet sich das System im statischen Gleichgewicht. Betrachten Sie zum Beispiel ein Objekt, das auf einem Tisch in einem Raum liegt. Die äußeren Kräfte auf das Objekt oder die Schwerkraft (d.h. Gewicht) wird durch die Reaktion auf das Objekt durch den Tisch entgegengewirkt. Auch die Reaktion und das Gewicht sind auf der gleichen Linie, so dass keine Momente erzeugt werden. Außerdem ist der Tisch in einem Raum auf dem Boden und bewegt sich nicht. Daher können wir ableiten, dass das Buch im statischen Gleichgewicht ist.
Das dynamische Gleichgewicht kann allgemein als ein Zustand eines Systems definiert werden, in dem die makroskopischen Eigenschaften unverändert bleiben, während sich die mikroskopischen Eigenschaften ändern.
In der Mechanik kann sie spezifisch als ein Zustand eines Systems definiert werden, in dem sich das System im Gleichgewicht befindet, aber die Geschwindigkeit ist nicht Null (dh das System bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit). Daher ist
Σ → F EXT = 0 → V ≠ 0
Betrachten Sie den Tisch und das Objekt, aber statt eines Raumes befindet es sich in einer Kabine eines Zuges, der sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Wenn im System der Thermodynamik die Temperatur eines Systems unverändert bleibt (dh die Energie des Systems bleibt unverändert), während Wärme und Arbeitsübertragung stattfinden. Die notwendige Bedingung ist, dass die Summe aus Arbeitseingang und Wärmeeintrag gleich der Summe aus Arbeitsleistung und Heizleistung sein muss. In einem chemischen System tritt ein dynamisches Gleichgewicht auf, wenn die Vorwärtsreaktion und die Rückwärtsreaktion in einer reversiblen Reaktion mit der gleichen Geschwindigkeit auftreten. Die Konzentration der Reaktanten und der Produkte bleibt unverändert, aber immer noch werden einige der Reaktanten in Produkte umgewandelt und Produkte in Reaktanten umgewandelt. Aber diese beiden gegensätzlichen Prozesse finden mit der gleichen Geschwindigkeit statt. Betrachten Sie zum Beispiel das System NO
2 und N
2
O
4
. Wenn NO 2 Gas in einem Behälter komprimiert wird, bewirkt das Inkrement des Drucks, dass das System vorwärts vorgespannt wird und N 2 O 4 erzeugt wird, die Anzahl der Moleküle und reduzieren schließlich den Druck. Aber zu einem bestimmten Zeitpunkt scheint die Vorwärtsreaktion zu stoppen und die Produktion von N 2 O 4 scheint zu stoppen. Die Konzentrationen (oder der Partialdruck) des Systems bleiben unverändert. Auf molekularer Ebene wird jedoch das NO 2 in N 2 O 4 umgewandelt und umgekehrt. Was ist der Unterschied zwischen statischem und dynamischem Gleichgewicht? • Im statischen Gleichgewicht bleiben sowohl mikroskopische als auch makroskopische Eigenschaften unverändert, während sich im dynamischen Gleichgewicht die mikroskopischen Eigenschaften ändern, während die makroskopischen Eigenschaften unverändert bleiben. • In der Mechanik kann ein System ohne unausgeglichene äußere Kräfte und äußere Momente als im Gleichgewicht befindlich angesehen werden. Wenn das System stationär ist, ist es zusätzlich im statischen Gleichgewicht, und wenn es sich mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt, befindet es sich im dynamischen Gleichgewicht. • Wenn in einem thermodynamischen System die Temperatur konstant ist und die Wärme- und Stoffübertragung gleich und gleich ist, befindet sich das System im (dynamischen / thermodynamischen) Gleichgewicht. • Wenn in einem chemischen System die Geschwindigkeit der Vorwärtsreaktion und der Rückreaktion gleich ist, sagt man, dass sich das System im dynamischen Gleichgewicht befindet.
