Wat is thermodynamisch evenwicht?

Thermodynamisch evenwicht beschrijft een systeem waarvan de eigenschappen niet zullen veranderen zonder enige vorm van externe interferentie. Met andere woorden, een systeem in thermodynamisch evenwicht zal niet veranderen tenzij er iets aan wordt toegevoegd of afgetrokken. Een voorbeeld hiervan is een lauwwarm drankje. De drank is misschien koud begonnen, maar de warmte uit de lucht verplaatst zich naar de koude drank en maakt deze warmer tot deze dezelfde temperatuur heeft als de lucht - waardoor het thermodynamische evenwicht wordt bereikt. Omdat warmte vanuit de lucht in de drank stroomt, wordt bovendien de lucht direct rond de kop koeler.

Het proces dat een systeem gebruikt om thermodynamisch evenwicht te bereiken, wordt beschreven in twee natuurwetten: de eerste wet van de thermodynamica en de tweede wet van de thermodynamica. De eerste wet stelt dat energie niet kan worden gecreëerd of vernietigd, maar alleen kan worden overgedragen. De tweede wet zegt dat in een geïsoleerd systeem de entropie zal toenemen totdat het evenwicht is bereikt. Dit is de essentie van thermodynamisch evenwicht. Om een ​​thermodynamisch evenwicht te bereiken, moet aan drie voorwaarden worden voldaan: chemisch evenwicht, mechanisch evenwicht en thermisch evenwicht.

Mechanisch evenwicht beschrijft wat er gebeurt als er geen onevenwichtige krachten zijn in een systeem of met een systeem en zijn omgeving. Dit betekent dat de krachten gelijk moeten zijn in een systeem en in een systeem en zijn omgeving. Een dergelijke kracht is druk. Als de druk hetzelfde is in het systeem en met het systeem en zijn omgeving, wordt mechanisch evenwicht bereikt. Als er geen mechanisch evenwicht is, zal het systeem proberen evenwicht te bereiken.

Om een ​​systeem in chemisch evenwicht te houden, zouden geen netto chemische reacties moeten plaatsvinden. In sommige systemen kan dit betekenen dat chemische reacties zijn gestopt. In andere systemen kan dit echter betekenen dat een systeem dynamisch evenwicht heeft bereikt. Dynamisch evenwicht beschrijft een toestand waarin voorwaartse en reserve-reacties zodanig plaatsvinden dat de netto hoeveelheid van de reactanten ongewijzigd blijft. In chemisch evenwicht is het ook noodzakelijk dat materie niet van het ene naar het andere gebied moet bewegen, zoals wat er gebeurt wanneer diffusie plaatsvindt.

Wanneer een object in thermisch evenwicht is, moeten de temperaturen hetzelfde zijn. Het voorbeeld van de lauwwarme drank is een voorbeeld van een systeem dat thermisch evenwicht bereikt. Wanneer een object in thermisch contact komt met een ander object, zoals lucht, zal warmte van hogere concentratie naar lagere concentratie gaan - dat wil zeggen van warm naar koud. Overigens betekent dit dat ijs een drankje niet afkoelt, maar dat het drankje het ijs opwarmt. De warmte blijft van hoge concentratie naar laag bewegen totdat beide objecten op dezelfde temperatuur zijn en het thermische evenwicht is bereikt.