Sự khác biệt giữa sự cân bằng tĩnh và năng động: sự cân bằng động tĩnh vs động lực
Cân bằng động tĩnh / động lực
Sự cân bằng là một khái niệm được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, để thể hiện sự cân bằng giữa hai lực lượng đối lập trong một hệ thống được xem xét.
Trong trường hợp này cân bằng tĩnh và trạng thái cân bằng động là hai trạng thái của một hệ thống vật lý có hai hoặc nhiều thuộc tính cân bằng. Những trường hợp này được nghiên cứu cụ thể trong cơ học, cũng như trong hóa học lý hóa.
Cân bằng tĩnh là gì?
Như một ý nghĩa chung, sự cân bằng tĩnh được định nghĩa như là một trạng thái trong đó cả các tính chất vĩ mô và siêu vi của một hệ thống vẫn không thay đổi theo thời gian.
Về cơ học, một hệ thống không có lực tác dụng lên nó có thể được xem xét ở trạng thái cân bằng. Nó là đủ để nói rằng nếu, • Tổng vector của tất cả các lực lượng bên ngoài là số không; Σ → F EXT = 0
• Tổng các khoảnh khắc của tất cả các lực bên ngoài về bất kỳ dòng nào là 0, → GEXT = 0 thì hệ thống cân bằng. Ngoài ra, nếu vận tốc của hệ thống cũng là 0 (tức là
→ V = 0), thì hệ thống này ở trạng thái cân bằng tĩnh. Ví dụ, hãy xem xét một vật nằm trên một cái bàn trong phòng. Các lực bên ngoài trên vật thể, hoặc trọng lực hấp dẫn (trọng lượng), phản ứng bởi phản ứng trên vật bằng bảng. Ngoài ra, phản ứng và trọng lượng nằm trên cùng một đường, do đó, không có khoảnh khắc nào được sản xuất. Ngoài ra, bàn là trên mặt đất trong một căn phòng, và không di chuyển. Vì vậy, chúng ta có thể suy luận rằng cuốn sách đang ở trạng thái cân bằng tĩnh.
Sự cân bằng năng động có thể được khái quát hóa như một trạng thái của một hệ thống mà các tính chất vĩ mô vẫn không thay đổi trong khi các tính chất vi mô đang thay đổi.
Trong cơ học, nó có thể được xác định cụ thể như là một trạng thái của một hệ thống mà hệ thống cân bằng, nhưng vận tốc không bằng không (tức là hệ thống đang di chuyển ở vận tốc không đổi). Do đó, •
Σ → F EXT = 0 •
Σ → G EXT = 0 •
→ V ≠ 0 Một lần nữa xem xét các bảng và các đối tượng, nhưng thay vì một căn phòng, nó được đặt bên trong một cabin của một tàu di chuyển ở một vận tốc không đổi.
Trong nhiệt động lực học, nếu nhiệt độ của một hệ thống không thay đổi (nghĩa là năng lượng của hệ thống không thay đổi) trong khi nhiệt và chuyển giao công việc đang diễn ra. Điều kiện cần thiết là tổng đầu vào công việc và đầu vào nhiệt phải bằng tổng sản lượng công việc và đầu ra nhiệt.
Trong một hệ thống hóa học, trạng thái cân bằng động xảy ra khi phản ứng chuyển tiếp và phản ứng lạc hậu đang xảy ra ở cùng tốc độ trong một phản ứng thuận nghịch. Nồng độ các chất phản ứng và các sản phẩm vẫn không đổi, nhưng một số các chất phản ứng được chuyển thành các sản phẩm và các sản phẩm được chuyển thành các chất phản ứng. Nhưng hai quá trình đối lập này xảy ra với cùng một tốc độ.
Chẳng hạn, hãy xem hệ thống NO
2 và N 2 O 4 . Khi KHÔNG 2 khí bị nén trong bình chứa, sự gia tăng áp suất làm cho hệ thống bị lệch về phía trước, và N 2 O 4 được sản xuất để giảm số lượng các phân tử và cuối cùng giảm áp suất. Nhưng tại một thời điểm nhất định, phản ứng chuyển tiếp dường như dừng lại và sản xuất N 2 O 4 dường như dừng lại. Nồng độ (hoặc áp suất từng phần) của hệ thống vẫn không thay đổi. Nhưng ở cấp độ phân tử, NO 2 được chuyển thành N 2 O 4 và ngược lại. Sự cân bằng tĩnh và năng động là gì? Trong trạng thái cân bằng tĩnh, cả tính chất vi lượng và vĩ mô vẫn không thay đổi, trong trạng thái cân bằng năng động, các tính chất vi mô thay đổi trong khi các tính chất vĩ mô vẫn không thay đổi.
Trong cơ học, một hệ thống không có sức mạnh bên ngoài không cân bằng và những khoảnh khắc bên ngoài có thể được coi là cân bằng. Ngoài ra, nếu hệ thống ở trạng thái tĩnh, nó ở trạng thái cân bằng tĩnh, và nếu di chuyển ở vận tốc không đổi, nó ở trạng thái cân bằng năng động.
Trong một hệ thống nhiệt động lực, nếu nhiệt độ là không đổi và nhiệt và khối lượng chuyển đổi đầu vào và đầu ra ở mức bình đẳng, hệ thống cân bằng (năng động / nhiệt động lực học).
Trong một hệ thống hóa học, nếu tốc độ phản ứng chuyển tiếp và phản ứng lạc hậu là như nhau, hệ thống được cho là trong trạng thái cân bằng năng động.
