Hva er termodynamisk likevekt?

Termodynamisk likevekt beskriver et system hvis egenskaper ikke vil endres uten en slags interferens utenfra. Et system i termodynamisk likevekt vil med andre ord ikke endres med mindre noe er lagt til eller trukket fra det. Et eksempel på dette er en lunken drikke. Drikken kan ha begynt å bli kald, men varmen fra luften vil bevege seg i den kalde drikken og gjøre den varmere til den har samme temperatur som luften - og dermed oppnå termodynamisk likevekt. I tillegg, fordi varme beveger seg fra luften inn i drikken, vil luften umiddelbart rundt kobberet også bli kjøligere.

Prosessen et system bruker for å nå termodynamisk likevekt er beskrevet i to fysikklover: Den første loven om termodynamikk og den andre loven om termodynamikk. Den første loven sier at energi ikke kan skapes eller ødelegges, den kan bare overføres. Den andre loven sier at i et isolert system vil entropien øke til likevekt er nådd. Dette er essensen av termodynamisk likevekt. For at et objekt skal nå termodynamisk likevekt, må tre betingelser være oppfylt: kjemisk likevekt, mekanisk likevekt og termisk likevekt.

Mekanisk likevekt beskriver hva som skjer når det ikke er ubalanserte krefter i et system eller med et system og dets omgivelser. Dette betyr at kreftene må være like i et system og i et system og dets omgivelser. En slik kraft er trykk. Hvis trykket er det samme i systemet og med systemet og dets omgivelser, oppnås mekanisk likevekt. Hvis det ikke er mekanisk likevekt, vil systemet forsøke å nå likevekt.

For at et system skal være i kjemisk likevekt, bør ingen nettokjemiske reaksjoner pågå. I noen systemer kan dette bety at kjemiske reaksjoner har stoppet. I andre systemer kan dette imidlertid bety at et system har nådd dynamisk likevekt. Dynamisk likevekt beskriver en tilstand der fremover- og reservereaksjoner skjer på en slik måte at nettomengden av reaktantene forblir uendret. I kjemisk likevekt er det også nødvendig at materien ikke skal bevege seg fra et område til et annet, for eksempel hva som skjer når diffusjon finner sted.

Når et objekt er i termisk likevekt, må temperaturene være de samme. Eksempelet på den lunkne drikken er et eksempel på et system som når termisk likevekt. Når et objekt kommer i termisk kontakt med et annet objekt, for eksempel luft, vil varmen flytte fra høyere konsentrasjon til lavere konsentrasjon - det vil si fra varmt til kaldt. Forresten, dette betyr at isen ikke kjøler ned en drink, men at drinken varmer opp isen. Varmen vil fortsette å bevege seg fra høy konsentrasjon til lav til begge gjenstandene har samme temperatur og termisk likevekt er nådd.