სტატიკური vs დინამიური წონასწორობა
წონასწორობა არის კონცეფცია, რომელიც გამოიყენება სხვადასხვა დისციპლინაში, რათა გამოხატოს წონასწორობა ორ დაპირისპირებულ ძალას შორის განხილულ სისტემაში.
ამ შემთხვევაში, სტატიკური წონასწორობა და დინამიური წონასწორობა არის ფიზიკური სისტემის ორი მდგომარეობა, სადაც ორი ან მეტი თვისება წონასწორობაშია. ეს შემთხვევები სპეციალურად არის გამოკვლეული მექანიკაში და ასევე ფიზიკურ ქიმიაში.
რა არის სტატიკური წონასწორობა?
როგორც ზოგადი გაგებით, სტატიკური წონასწორობა განისაზღვრება, როგორც მდგომარეობა, რომელშიც სისტემის მაკროსკოპული და მიკროსკოპული თვისებები დროთა განმავლობაში უცვლელი რჩება.
მექანიკაში, სისტემა, რომელსაც არ აქვს მასზე მოქმედი შედეგიანი ძალა, შეიძლება ჩაითვალოს წონასწორობის მდგომარეობაში. საკმარისია იმის თქმა, რომ თუ, • ყველა გარე ძალის ვექტორული ჯამი არის ნული; ∑ →FEXT=0
• ყველა გარე ძალების მომენტების ჯამი ნებისმიერი წრფის შესახებ არის ნული, ∑ →GEXT=0
მაშინ სისტემა წონასწორობაშია. გარდა ამისა, თუ სისტემის სიჩქარე ასევე ნულის ტოლია (ე.ი. →V=0), მაშინ სისტემა სტატიკურ წონასწორობაშია.
მაგალითად, განიხილეთ ობიექტი, რომელიც დევს მაგიდაზე ოთახის შიგნით. გარე ძალებს ობიექტზე, ან გრავიტაციულ მიზიდულობას (მაგ. წონას) ეწინააღმდეგება მაგიდის მიერ ობიექტზე რეაქციით. ასევე, რეაქცია და წონა ერთსა და იმავე ხაზზეა, ამიტომ მომენტები არ წარმოიქმნება. ასევე, მაგიდა ადგილზეა ოთახში და არ მოძრაობს. აქედან გამომდინარე, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ წიგნი სტატიკურ წონასწორობაშია.
რა არის დინამიური წონასწორობა?
დინამიური წონასწორობა შეიძლება განისაზღვროს, როგორც სისტემის მდგომარეობა, სადაც მაკროსკოპული თვისებები უცვლელი რჩება, სანამ მიკროსკოპული თვისებები იცვლება.
მექანიკაში, ის შეიძლება კონკრეტულად განისაზღვროს, როგორც სისტემის მდგომარეობა, სადაც სისტემა წონასწორობაშია, მაგრამ სიჩქარე არ არის ნული (ანუ სისტემა მოძრაობს მუდმივი სიჩქარით). ამიტომ, • ∑→FEXT=0
• ∑→GEXT=0
• →V ≠ 0
კვლავ განიხილეთ მაგიდა და ობიექტი, მაგრამ ოთახის ნაცვლად, ის მოთავსებულია მუდმივი სიჩქარით მოძრავი მატარებლის სალონში.
თერმოდინამიკის კონტექსტში, თუ სისტემის ტემპერატურა უცვლელი რჩება (ანუ სისტემის ენერგია უცვლელია) მაშინ, როცა სითბო და სამუშაო გადაცემა ხდება. აუცილებელი პირობაა, რომ სამუშაო შეყვანისა და სითბოს შეყვანის ჯამი უნდა იყოს ტოლი სამუშაოს და სითბოს გამომუშავების ჯამისა.
ქიმიურ სისტემაში დინამიური წონასწორობა ხდება მაშინ, როდესაც წინ და უკან რეაქცია შექცევად რეაქციაში ერთნაირი სიჩქარით მიმდინარეობს. რეაქტიული ნივთიერებებისა და პროდუქტების კონცენტრაცია უცვლელი რჩება, მაგრამ მაინც ზოგიერთი რეაქტიული ნივთიერება გარდაიქმნება პროდუქტად, ხოლო პროდუქტები გარდაიქმნება რეაგენტებად. მაგრამ ეს ორი საპირისპირო პროცესი ერთნაირი სიჩქარით მიმდინარეობს.
მაგალითად, განიხილეთ NO2 და N2O4 სისტემა. როდესაც NO2 აირი შეკუმშულია კონტეინერში, წნევის მატება იწვევს სისტემის მიკერძოებას წინ და N2O 4 იწარმოება მოლეკულების რაოდენობის შესამცირებლად და საბოლოოდ წნევის შესამცირებლად. მაგრამ გარკვეულ მომენტში, როგორც ჩანს, წინა რეაქცია ჩერდება და N2O4 წარმოება, როგორც ჩანს, შეჩერებულია. სისტემის კონცენტრაცია (ან ნაწილობრივი წნევა) უცვლელი რჩება. მაგრამ მოლეკულურ დონეზე NO2 გარდაიქმნება N2O4 და პირიქით.
რა განსხვავებაა სტატიკურ და დინამიურ წონასწორობას შორის?
• სტატიკური წონასწორობის დროს, როგორც მიკროსკოპული, ასევე მაკროსკოპული თვისებები უცვლელი რჩება, ხოლო დინამიურ წონასწორობაში მიკროსკოპული თვისებები იცვლება, ხოლო მაკროსკოპული თვისებები უცვლელი რჩება.
• მექანიკაში, სისტემა, რომელსაც არ აქვს გაუწონასწორებელი გარე ძალები და გარე მომენტები, შეიძლება ჩაითვალოს წონასწორობაში. გარდა ამისა, თუ სისტემა სტაციონარულია, ის სტატიკურ წონასწორობაშია, ხოლო თუ მუდმივი სიჩქარით მოძრაობს, ის დინამიურ წონასწორობაშია.
• თერმოდინამიკურ სისტემაში, თუ ტემპერატურა მუდმივია და სითბოს და მასის გადაცემის შეყვანა და გამომავალი სიხშირე თანაბარია, სისტემა იმყოფება (დინამიურ/თერმოდინამიკურ) წონასწორობაში.
• ქიმიურ სისტემაში, თუ წინ და უკან რეაქციის სიჩქარე ერთნაირია, სისტემა დინამიურ წონასწორობაშია.
