Что такое термодинамическое равновесие?

Термодинамическое равновесие описывает систему, свойства которой не изменятся без какого-либо вмешательства извне. Другими словами, система в термодинамическом равновесии не изменится, если что-то не будет добавлено или вычтено из нее. Примером этого является теплый напиток. Напиток, возможно, начал холодным, но тепло от воздуха переместится в холодный напиток и сделает его теплее, пока температура не станет такой же, как у воздуха, - таким образом, достигнув термодинамического равновесия. Кроме того, поскольку тепло перемещается из воздуха в напиток, воздух, непосредственно расположенный вокруг чашки, также станет холоднее.

Процесс, который система использует для достижения термодинамического равновесия, описан в двух законах физики: Первый закон термодинамики и Второй закон термодинамики. Первый закон гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена, она может только передаваться. Второй закон гласит, что в изолированной системе энтропия будет увеличиваться до достижения равновесия. Это сущность термодинамического равновесия. Чтобы объект достиг термодинамического равновесия, должны быть выполнены три условия: химическое равновесие, механическое равновесие и тепловое равновесие.

Механическое равновесие описывает, что происходит, когда нет несбалансированных сил в системе или с системой и ее окружением. Это означает, что силы должны быть равны в системе и в системе и ее окружении. Одной из таких сил является давление. Если давление в системе и системе и ее окружении одинаково, достигается механическое равновесие. Если нет механического равновесия, система будет стремиться достичь равновесия.

Для того чтобы система находилась в химическом равновесии, никакие чистые химические реакции не должны происходить. В некоторых системах это может означать, что химические реакции прекратились. Однако в других системах это может означать, что система достигла динамического равновесия. Динамическое равновесие описывает состояние, в котором прямые и резервные реакции происходят таким образом, что чистое количество реагентов остается неизменным. В химическом равновесии также необходимо, чтобы вещество не перемещалось из одной области в другую, например, что происходит, когда происходит диффузия.

Когда объект находится в тепловом равновесии, температура должна быть одинаковой. Примером теплого напитка является пример системы, достигающей теплового равновесия. Когда объект вступает в термический контакт с другим объектом, таким как воздух, тепло переходит от более высокой концентрации к более низкой концентрации, то есть от горячей к холодной. Кстати, это означает, что лед не охлаждает напиток, а напиток нагревает лед. Тепло будет продолжать переходить от высокой концентрации к низкой, пока оба объекта не будут иметь одинаковую температуру и тепловое равновесие не будет достигнуто.