Tasaantumisessa

Tasaantumisessa tarkoitetaan prosessia, jossa järjestelmä lähestyy vakaata tilaa tai tasapainorajoja. Makroskooppiset suureet, kuten lämpötila, pitoisuudet, virrat tai jännitteet, voivat muuttua lyhytaikaisesti nopeasti, mutta ajan kuluessa ne muuttuvat yhä vähemmän ja asettuvat käytännössä pysyviin arvoihin. Erona on, että tasapainotilassa ei ole nettorasioita virtoja ja systema on energian suhteen tasapainossa, kun taas steady state -tilassa prosessit voivat jatkua, mutta kokonaisuus pysyy vakaana ulkoisista vaikutuksista huolimatta.

Tasaantumisen taustalla vaikuttavat useat mekanismit, kuten dissipointi (energian häviö ympäristöön), diffuusio ja konduktio, kemialliset reaktiot sekä palauttavat voimat, jotka ohjaavat järjestelmää kohti arvoja, joista poikkeaminen saa aikaan vastakkaisen vaikutuksen. Näitä prosesseja voidaan kuvata differentiaaliyhtälöillä; lineaarisessa ensimmäisen kertaluvun mallissa dX/dt = -(1/τ)(X - X_eq), mikä johtaa eksponentiaaliseen lähestymiseen kohti X_eq: X(t) = X_eq + (X_0 - X_eq) e^{-t/τ}.

Esimerkkejä tasantumisesta löytyy monilta osa-alueilta. Fysiikassa lämpötilan tasaantuminen ympäristötilaan; kemiantekniikassa aineiden pitoisuudet kohti tasapainopitoisuuksia; sähkötekniikassa RC- tai RL-piirit, jotka lähestyvät lopullista jännitettä tai virtaa; biologiassa populaatiot voivat lähestyä kantokykyä. Ymmärrys tasaantumisesta auttaa ennustamaan, kuinka nopeasti järjestelmä saavuttaa halutun tilan ja miten prosesseja voi hallita.