Ruhezuständen

Ruhezustände bezeichnet Zustände eines Systems, in denen die beobachtbaren Größen zeitlich konstant bleiben. Der Begriff ist in der Physik breit verwendet und hängt vom Bezugssystem ab: Ein Objekt gilt als in Ruhe, wenn es relativ zu einem betrachtenden Beobachter keine Geschwindigkeit besitzt.

Im mechanischen Sinn handelt es sich um einen statischen oder ruhenden Zustand: Die Summe der äußeren Kräfte und Drehmomente ist Null, sodass Translation und Rotation im Gleichgewicht sind. Beispiele sind ein ruhender Balken unter Last oder ein Objekt, das bei Reibung stillsteht.

Im thermodynamischen Sinn kann ein Ruhezustand ein Gleichgewichtszustand sein: Temperatur, Druck und chemische Potenziale sind im System homogen, es treten keine Nettoflüsse von Wärme oder Materie auf. Der Zustand entspricht der maximalen Entropie unter gegebenen Randbedingungen. Thermische Ruhezustände treten in abgeschlossenen oder offenen Systemen auf, sofern das Gleichgewicht erreicht ist.

In der Quantenphysik werden oft stationäre Zustände beschrieben, die sich zeitlich nur durch eine unveränderliche Phase entwickeln. Der Begriff Ruhezustand wird hier seltener als Fachbegriff verwendet, kann aber als zeitunabhängiger Energiezustand verstanden werden.

Anwendungsbereiche finden sich in der Technik und Wissenschaft: Statik und Bauwesen untersuchen Ruhezustände von Strukturen, Thermodynamik und Materialforschung befassen sich mit Gleichgewichtszuständen von Stoffen.