equilibrationstijd

Equilibrationstijd is de tijd die een systeem nodig heeft om na een verstoring een toestand van evenwicht te bereiken. In zo’n toestand blijven de relevante grootheden uiteindelijk constant of veranderen ze niet langer in de tijd, tenzij de randvoorwaarden weer veranderen. De term wordt gebruikt in onder meer de chemie, fysica, biologie en engineering en verwijst doorgaans naar thermisch, chemisch of massa-transportevenwicht.

De exacte duur hangt af van de dynamica van het systeem. Mechanismen zoals warmtegeleiding en convectie bepalen hoe snel het thermisch evenwicht wordt bereikt, diffusie bepaalt het massa-evenwicht en chemische reacties bepalen de kinetiek van het chemisch evenwicht. Vaak verloopt de relaxatie volgens een expo­nelle wet met een tijdconstante tau. De equilibrationstijd wordt daarom vaak uitgedrukt als een veelvoud van tau, bijvoorbeeld 3 tot 5 tau, wat neerkomt op ongeveer 95 tot 99 procent van het mogelijke verloop naar het evenwicht.

In praktijk wordt de equilibrationstijd bepaald door metingen van relevante grootheden zoals temperatuur, concentratie, druk of elektrische spanning en door een passend kinetisch model op de data los te laten. Factoren als systeemgrootte, transportcoefficiënten, warmtecapaciteit en de randvoorwaarden hebben een significante invloed op de tijdschaal.

Samengevat is de equilibrationstijd een karakteristieke tijdsmaat voor hoe snel een systeem na een verstoring naar een stabiele toestand beweegt, en hij hangt af van de dominante mechanismen en randvoorwaarden van het systeem.