Ստատիկ ընդդեմ դինամիկ հավասարակշռության
Հավասարակշռությունը հասկացություն է, որն օգտագործվում է տարբեր առարկաներում՝ դիտարկված համակարգում երկու հակադիր ուժերի միջև հավասարակշռություն արտահայտելու համար:
Այս դեպքում ստատիկ հավասարակշռությունը և դինամիկ հավասարակշռությունը ֆիզիկական համակարգի երկու վիճակներ են, որտեղ երկու կամ ավելի հատկություններ հավասարակշռված են: Այս դեպքերը հատուկ ուսումնասիրվում են մեխանիկայի, ինչպես նաև ֆիզիկական քիմիայի մեջ:
Ի՞նչ է ստատիկ հավասարակշռությունը:
Որպես ընդհանուր իմաստով, ստատիկ հավասարակշռությունը սահմանվում է որպես վիճակ, երբ համակարգի և՛ մակրոսկոպիկ, և՛ մանրադիտակային հատկությունները ժամանակի ընթացքում մնում են անփոփոխ:
Մեխանիկայի մեջ համակարգը, որի վրա չի գործում արդյունք ուժ, կարելի է դիտարկել հավասարակշռության վիճակում: Բավական է ասել, որ եթե
• Բոլոր արտաքին ուժերի վեկտորային գումարը զրո է; ∑ →FEXT=0
• Բոլոր արտաքին ուժերի պահերի գումարը ցանկացած ուղղի շուրջ զրո է, ∑ →GEXT=0
ապա համակարգը հավասարակշռության մեջ է: Բացի այդ, եթե համակարգի արագությունը նույնպես զրո է (այսինքն →V=0), ապա համակարգը գտնվում է ստատիկ հավասարակշռության մեջ։
Օրինակ, հաշվի առեք սենյակի ներսում սեղանի վրա ընկած առարկան: Օբյեկտի վրա արտաքին ուժերը կամ գրավիտացիոն ձգողականությունը (այսինքն՝ քաշը) հակադրվում է սեղանի կողմից օբյեկտի վրա ազդող ռեակցիայի միջոցով: Բացի այդ, ռեակցիան և քաշը նույն գծի վրա են, ուստի պահեր չեն արտադրվում: Բացի այդ, սեղանը գտնվում է գետնին մի սենյակում, և չի շարժվում: Հետևաբար, մենք կարող ենք եզրակացնել, որ գիրքը գտնվում է ստատիկ հավասարակշռության մեջ։
Ի՞նչ է դինամիկ հավասարակշռությունը:
Դինամիկ հավասարակշռությունը կարող է ընդհանուր առմամբ սահմանվել որպես համակարգի վիճակ, որտեղ մակրոսկոպիկ հատկությունները մնում են անփոփոխ, մինչ մանրադիտակային հատկությունները փոխվում են:
Մեխանիկայի մեջ այն կարող է հատուկ սահմանվել որպես համակարգի վիճակ, որտեղ համակարգը գտնվում է հավասարակշռության մեջ, բայց արագությունը զրոյական չէ (այսինքն՝ համակարգը շարժվում է հաստատուն արագությամբ): Հետևաբար, • ∑→FEXT=0
• ∑→GEXT=0
• →V ≠ 0
Կրկին հաշվի առեք սեղանը և առարկան, բայց սենյակի փոխարեն այն տեղադրվում է մշտական արագությամբ շարժվող գնացքի խցիկի ներսում:
Թերմոդինամիկայի համատեքստում, եթե համակարգի ջերմաստիճանը մնում է անփոփոխ (այսինքն՝ համակարգի էներգիան անփոփոխ է), մինչդեռ ջերմությունը և աշխատանքի փոխանցումը տեղի են ունենում։ Անհրաժեշտ պայմանն այն է, որ աշխատանքի ներածման և ջերմության ներածման գումարը պետք է հավասար լինի աշխատանքի և ջերմության թողարկման գումարին:
Քիմիական համակարգում դինամիկ հավասարակշռությունը տեղի է ունենում, երբ հետադարձ ռեակցիան և հետադարձ ռեակցիան տեղի են ունենում նույն արագությամբ՝ շրջելի ռեակցիայի ժամանակ: Ռեակտիվների և արտադրանքների կոնցենտրացիան մնում է անփոփոխ, բայց դեռևս որոշ ռեակտիվներ վերածվում են արտադրանքի, իսկ արտադրանքները վերածվում են ռեակտիվների: Բայց այս երկու հակադիր գործընթացները տեղի են ունենում նույն արագությամբ:
Օրինակ, հաշվի առեք NO2 և N2O4 համակարգը: Երբ NO2 գազը սեղմվում է տարայի մեջ, ճնշման աճը հանգեցնում է համակարգի շեղման առաջացմանը, և N2O 4 արտադրվում է մոլեկուլների քանակը նվազեցնելու և ի վերջո ճնշումը նվազեցնելու համար: Բայց ինչ-որ պահի առաջընթաց արձագանքը կարծես թե կանգ է առնում, և N2O4 արտադրությունը կարծես թե կանգ է առնում: Համակարգի կոնցենտրացիաները (կամ մասնակի ճնշումը) մնում են անփոփոխ: Բայց մոլեկուլային մակարդակում NO2-ը վերածվում է N2O4 և հակառակը:
Ո՞րն է տարբերությունը ստատիկ և դինամիկ հավասարակշռության միջև:
• Ստատիկ հավասարակշռության դեպքում և՛ մանրադիտակային, և՛ մակրոսկոպիկ հատկությունները մնում են անփոփոխ, մինչդեռ դինամիկ հավասարակշռության դեպքում մանրադիտակային հատկությունները փոխվում են, մինչդեռ մակրոսկոպիկ հատկությունները մնում են անփոփոխ:
• Մեխանիկայի մեջ անհավասարակշիռ արտաքին ուժեր և արտաքին մոմենտներ չունեցող համակարգը կարելի է համարել հավասարակշռության մեջ: Բացի այդ, եթե համակարգը անշարժ է, ապա այն գտնվում է ստատիկ հավասարակշռության մեջ, իսկ եթե շարժվում է հաստատուն արագությամբ, ապա այն գտնվում է դինամիկ հավասարակշռության մեջ:
• Թերմոդինամիկական համակարգում, եթե ջերմաստիճանը հաստատուն է, իսկ ջերմության և զանգվածի փոխանցման մուտքն ու ելքը հավասար են, ապա համակարգը գտնվում է (դինամիկ/թերմոդինամիկական) հավասարակշռության մեջ։
• Քիմիական համակարգում, եթե առաջընթացի և հետընթաց ռեակցիայի արագությունը նույնն է, համակարգը համարվում է դինամիկ հավասարակշռության մեջ:
