熱力学的平衡とは

熱力学的平衡とは、何らかの外部干渉がなければ特性が変化しないシステムを指します。 言い換えれば、熱力学的平衡状態にあるシステムは、何かを追加または削除しない限り変化しません。 この例は、ぬるま湯です。 飲料は冷たい状態で始まった可能性がありますが、空気からの熱は冷たい飲み物に移動し、空気と同じ温度になるまで温められ、熱力学的平衡に達します。 さらに、熱が空気から飲料に移動するため、cu \ pのすぐ周囲の空気も冷たくなります。

システムが熱力学的平衡に到達するために使用するプロセスは、物理学の2つの法則、熱力学の第1法則と熱力学の第2法則で説明されています。 最初の法則は、エネルギーを作成または破壊することはできず、転送することしかできないと述べています。 2番目の法則は、孤立したシステムでは、平衡に達するまでエントロピーが増加することを示しています。 これが熱力学的平衡の本質です。 オブジェクトが熱力学的平衡に達するためには、化学平衡、機械平衡、熱平衡の3つの条件が満たされる必要があります。

機械的平衡とは、システム内またはシステムとその周辺に不均衡な力がない場合に起こることを表します。 これは、システム内およびシステムとその周辺で力が等しくなければならないことを意味します。 そのような力の1つは圧力です。 システム内およびシステムとその周囲で圧力が同じ場合、機械的平衡に達します。 機械的な平衡がない場合、システムは平衡に達するように努力します。

システムが化学平衡にあるためには、正味の化学反応が起こってはなりません。 一部のシステムでは、これは化学反応が停止したことを意味します。 ただし、他のシステムでは、これはシステムが動的平衡に達したことを意味します。 動的平衡とは、反応物の正味量が変化しないように、前方反応と予備反応が発生している状態を指します。 化学平衡では、拡散が起こっているときに何が起こるかなど、物質がある領域から別の領域に移動してはならないことも必要です。

物体が熱平衡状態にあるとき、温度は同じでなければなりません。 ぬるま湯の例は、熱平衡に達するシステムの例です。 物体が空気などの別の物体と熱的に接触すると、熱は高濃度から低濃度に、つまり高温から低温に移動します。 ちなみに、これは氷が飲み物を冷やすのではなく、飲み物が氷を温めることを意味します。 両方のオブジェクトが同じ温度になり、熱平衡に達するまで、熱は高濃度から低濃度に移動し続けます。