Тэрмадынамічная раўнавага

Тэрмадынамі́чная раўнава́га — стан сістэмы, пры якім застаюцца нязменнымі па часе макраскапічныя велічыні гэтай сістэмы (тэмпература, ціск, аб'ём, энтрапія) ва ўмовах ізаляванасці ад навакольнага асяроддзя. Увогуле, гэтыя велічыні не з'яўляюцца пастаяннымі, яны толькі флуктуіруюць (вагаюцца) каля сваіх сярэдніх значэнняў.

Калі раўнаважнай сістэме адпавядае некалькі станаў, у кожным з якіх сістэма можа знаходзіцца няпэўна доўга, то аб сістэме кажуць, што яна знаходзіцца ў метастабільнай раўнавазе. У стане раўнавагі ў сістэме адсутнічаюць патокі матэрыі або энергii, нераўнаважныя патэнцыялы (або рухаючыя сілы), змены колькасці прысутных фаз.

Адрозніваюць цеплавую, механічную, радыяцыйную (прамяністую) і хімічную раўнавагі. На практыцы ўмова ізаляванасці азначае, што працэсы ўстанаўлення раўнавагі працякаюць значна хутчэй, чым адбываюцца змены на межах сістэмы (гэта значыць змяненні знешніх адносна сістэмы умоў), і ажыццяўляецца абмен сістэмы з асяроддзем рэчывам і энергіяй. Іншымі словамі, тэрмадынамічная раўнавага дасягаецца, калі скорасць рэлаксацыйных працэсаў досыць вялікая (як правіла, гэта характэрна для высокатэмпературных працэсаў) альбо вялікі час для дасягнення раўнавагі (гэты выпадак мае месца ў геалагічных працэсах).

У рэальных працэсах часта рэалізуецца няпоўная раўнавага, аднак ступень гэтай непаўнаты можа быць істотнай і неістотнай. Пры гэтым магчымыя тры варыянты:

• раўнавага дасягаецца ў якой-небудзь частцы (або частках) адносна вялікай па памерах сістэмы — лакальная раўнавага,
• няпоўная раўнавага дасягаецца з прычыны рознасці скарасцей рэлаксацыйных працэсаў, якія праходзяць у сістэме — частковая раўнавага,
• маюць месца як лакальная, так і частковая раўнавага.

У нераўнаважных сістэмах адбываюцца змены патокаў матэрыі або энергii, ці, напрыклад, фаз.

Устойлівасць тэрмадынамічнай раўнавагі

Стан тэрмадынамічнай раўнавагі называецца ўстойлівым, калі ў гэтым стане не адбываецца змены макраскапічных параметраў сістэмы.

Крытэрыі тэрмадынамічнай ўстойлівасці розных сістэм:

• Ізаляванасць (абсалютна не ўзаемадзейнічае з навакольным асяроддзем) сістэма — максімум энтрапіі.
• Замкнёная (абменьваецца з тэрмастатам толькі цеплынёй) сістэма — мінімум свабоднай энергіі.
• Сістэма з фіксаванымі тэмпературай і ціскам — мінімум патэнцыялу Гібса.
• Сістэма з фіксаванымі энтрапіяй і аб'ёмам — мінімум унутранай энергіі.
• Сістэма з фіксаванымі энтрапіяй і ціскам — мінімум энтальпіі.

Гл. таксама

• Тэрмадынаміка
• Тэмпература
• Эксергія

Літаратура

• Раўнавага тэрмадынамічная // Беларуская энцыклапедыя: У 18 т. Т. 13: Праміле — Рэлаксін / Рэдкал.: Г. П. Пашкоў і інш. — Мн. : БелЭн, 2001. — Т. 13. С. 377.