Jämviktsavvikelsen

Jämviktsavvikelsen är ett begrepp som används inom termodynamik, kemi och relaterade områden för att beskriva hur långt ett system ligger från thermodynamisk jämvikt. Den fångas vanligtvis som skillnaden mellan nuvarande tillstånd och jämviktsvärdena för nyckelvariabler som koncentrationer, temperatur eller volym, eller som den drivkraft (affinitet) som uppstår när jämvikt saknas. Vid fullständig jämvikt är nettorörelsen mellan motsatta processer noll och den fria Gibbs-energin är extremt låg.

I kemiska reaktioner som A ⇌ B gäller att vid jämvikt är jämviktsjämviktsvillkoret K_eq = [B]_eq/[A]_eq. Om Q = [B]/[A] skiljer sig från K_eq råder en avvikelse från jämvikten. Den drivande kraften för reaktionen är A = RT ln(Q/K_eq). Om Q > K_eq förskjuts reaktionen i motsatt riktning tills Q närmar sig K_eq. Avvikelsen kan kvantifieras som Δξ = ξ − ξ_eq, där ξ betecknar reaktionens utbredning.

I dynamiska system uppträder jämviktsavvikelsen som ett litet perturbation kring ett stabilt fixpunkt. Vid små avvikelser följer ofta linjär respons och avvikelsen minskar med en karakteristisk relaxationstid; större avvikelser leder till icke-linjära effekter.

Användningar inkluderar analys av kemiska och biologiska system, processstyrning och studier av homeostas i organismer. Begreppet betonar hur system reagerar på störningar och hur snabbt de återgår till ett väl definierat jämviktsläge.