Статикалық және динамикалық тепе-теңдік
Тепе-теңдік - қарастырылатын жүйедегі екі қарама-қарсы күш арасындағы тепе-теңдікті білдіру үшін әртүрлі пәндерде қолданылатын ұғым.
Бұл жағдайда статикалық тепе-теңдік пен динамикалық тепе-теңдік екі немесе одан да көп қасиеттер тепе-теңдікте болатын физикалық жүйенің екі күйі болып табылады. Бұл жағдайлар механикада, сондай-ақ физикалық химияда арнайы зерттеледі.
Статикалық тепе-теңдік дегеніміз не?
Жалпы мағынада статикалық тепе-теңдік жүйенің макроскопиялық және микроскопиялық қасиеттері уақыт бойынша өзгеріссіз қалатын күй ретінде анықталады.
Механикада әсер ететін нәтиже күші жоқ жүйені тепе-теңдік күйде қарастыруға болады. Егер,деп айту жеткілікті.
• Барлық сыртқы күштердің векторлық қосындысы нөлге тең; ∑ →FEXT=0
• Кез келген түзуге қатысты барлық сыртқы күштердің моменттерінің қосындысы нөлге тең, ∑ →GEXT=0
сонда жүйе тепе-теңдікте болады. Сонымен қатар, жүйенің жылдамдығы да нөлге тең болса (яғни →V=0), онда жүйе статикалық тепе-теңдікте болады.
Мысалы, бөлмедегі үстелде жатқан нысанды қарастырайық. Нысандағы сыртқы күштерге немесе гравитациялық күшке (яғни Салмақ) кесте арқылы нысанға реакция қарсы тұрады. Сондай-ақ, реакция мен салмақ бір сызықта, сондықтан ешқандай сәттер шығарылмайды. Сондай-ақ, үстел бөлмеде жерде және қозғалмайды. Демек, кітап статикалық тепе-теңдікте деп қорытынды жасауға болады.
Динамикалық тепе-теңдік дегеніміз не?
Динамикалық тепе-теңдікті микроскопиялық қасиеттері өзгерген кезде макроскопиялық қасиеттері өзгеріссіз қалатын жүйе күйі ретінде жалпылама түрде анықтауға болады.
Механикада оны жүйе тепе-теңдікте болатын, бірақ жылдамдығы нөлге тең емес (яғни, жүйе тұрақты жылдамдықпен қозғалатын) жүйенің күйі ретінде нақты анықтауға болады. Сондықтан, • ∑→FEXT=0
• ∑→GEXT=0
• →V ≠ 0
Үстел мен нысанды қайта қарастырайық, бірақ ол бөлменің орнына тұрақты жылдамдықпен қозғалатын пойыздың кабинасына орналастырылған.
Термодинамика контекстінде, егер жылу және жұмыс алмасу жүріп жатқан кезде жүйенің температурасы өзгеріссіз қалса (яғни жүйенің энергиясы өзгермейді). Қажетті шарт - жұмыстың кірісі мен жылу шығынының қосындысы жұмыс шығысы мен жылу шығысының қосындысына тең болуы керек.
Химиялық жүйеде динамикалық тепе-теңдік тура реакция және кері реакция қайтымды реакцияда бірдей жылдамдықта болған кезде пайда болады. Әрекеттесуші заттар мен өнімдердің концентрациясы өзгеріссіз қалады, бірақ соған қарамастан әрекеттесуші заттардың бір бөлігі өнімге, ал өнімдер әрекеттесуші заттарға айналады. Бірақ бұл екі қарама-қарсы процесс бірдей жылдамдықпен жүріп жатыр.
Мысалы, NO2 және N2O4 жүйесін қарастырыңыз. Контейнерде NO2 сығымдалған кезде, қысымның артуы жүйенің алға қарай ығысуына және N2O 4 молекулалар санын азайту және ақырында қысымды төмендету үшін шығарылады. Бірақ белгілі бір сәтте алға реакция тоқтап, N2O4 өндірісі тоқтап қалған сияқты. Жүйенің концентрациясы (немесе ішінара қысымы) өзгеріссіз қалады. Бірақ молекулалық деңгейде NO2 N2O4 түріне және керісінше түрленеді.
Статикалық және динамикалық тепе-теңдіктің айырмашылығы неде?
• Статикалық тепе-теңдікте микроскопиялық және макроскопиялық қасиеттер өзгеріссіз қалады, ал динамикалық тепе-теңдікте микроскопиялық қасиеттер өзгеріп, макроскопиялық қасиеттер өзгеріссіз қалады.
• Механикада теңгерілмеген сыртқы күштер мен сыртқы моменттері жоқ жүйені тепе-теңдікте деп санауға болады. Оған қоса, егер жүйе қозғалмайтын болса, ол статикалық тепе-теңдікте болады, ал тұрақты жылдамдықпен қозғалса, динамикалық тепе-теңдікте болады.
• Термодинамикалық жүйеде температура тұрақты болса және жылу мен масса алмасудың кірісі мен шығысы бірдей жылдамдықта болса, жүйе (динамикалық/термодинамикалық) тепе-теңдікте болады.
• Химиялық жүйеде тура реакцияның жылдамдығы мен кері реакцияның жылдамдығы бірдей болса, жүйе динамикалық тепе-теңдікте деп аталады.
