evenwichtstoestanden

Evenwichtstoestanden zijn toestanden van een systeem waarin de macroscopic eigenschappen in de loop der tijd niet veranderen onder de aanwezige randvoorwaarden, en waarin er geen netto stroming van energie of materie plaatsvindt tussen het systeem en zijn omgeving. In de thermodynamica worden drie hoofdsoorten onderscheiden: thermisch evenwicht (gelijke temperatuur), mechanisch evenwicht (gelijke druk en afwezigheid van netto krachten binnen het systeem) en chemisch evenwicht (geen netto verandering in samenstelling als gevolg van chemische reacties). Een systeem kan deze aspecten tegelijk bezitten, bijvoorbeeld een gas in een afgesloten vat dat zich op dezelfde temperatuur houdt terwijl de druk uniform is.

In de statistische mechanica wordt een evenwichtstoestand vaak gedefinieerd als een toestand die de maximale entropie realiseert onder de gegeven randvoorwaarden, of equivalenter als een toestand die de juiste thermodynamische potentiaal minimaliseert (F bij vaste temperatuur en volume, G bij vaste temperatuur en druk). Fase-evenwicht treedt op wanneer twee of meer fasen gelijke chemische potentiaal en gelijke druk hebben.

Een belangrijk onderscheid is met het concept steady state: bij een steady state kunnen er nog wel energiestromen of materiestromen zijn, terwijl in een evenwicht de netto stromen volledig zijn geëlimineerd.

Voorbeelden zijn onder meer een gas in een geïsoleerd vat, een oplossing waarin een reactie in chemisch evenwicht is, en water/ijs bij het smeltpunt onder de juiste druk.