Tasapainotila

Tasapainotila on tila, jossa systeemin ominaisuudet pysyvät ajan kuluessa vakaana, tai joissa vastakkaiset vuorovaikutukset ovat tasapainossa. Käsite esiintyy laajasti fysiikassa, kemiassa ja teknisissä sovelluksissa. Tyypillisiä tasapainotiloja ovat mekaaninen tasapaino, termodynaaminen tasapaino ja kemiallinen tasapainotila.

Mekaaninen tasapaino tarkoittaa, että kaikkien voimien ja momenttien summa on nolla, jolloin kappale ei liiku eikä kierry. Tämä pätee staattisiin rakenteisiin ja tukipisteisiin.

Termodynaaminen tasapaino tarkoittaa tilaa, jossa ei tapahdu makroskooppisia siirtoja energian tai massan suhteen ja intensiiviset ominaisuudet kuten lämpötila ja paine ovat vakioita tai samalla tasolla ympäristön kanssa. Systeemin ja ympäristön välillä ei synny makroskooppisia muutoksia.

Kemiallinen tasapainotila on tilanne, jossa reaktiot etenevät sekä eteen- että taaksepäin samalla nopeudella, jolloin kemialliset pitoisuudet pysyvät vakioina. Tämä on dynaaminen tasapaino, ja tilaa kuvataan tasapainovakiolla. Usein kuvataan myös Le Chatelier'n periaatteella, jonka mukaan muutokset siirtävät tasapainoa.

Tasapainotilojen ymmärtäminen on keskeistä monissa sovelluksissa, kuten katalyyseissä, kemiantekniikassa, materiaalitieteessä ja biologisissa prosesseissa. Häiriötilanteissa järjestelmä pyrkii palautumaan tai siirtymään uudelleen tasapainotilaan.