tasapainotilasta

Tasapainotila (tasapainotila) on järjestelmän tilanne, jossa sen makroskooppiset ominaisuudet eivät muutu ajan myötä ja jossa ei synny nettoaine- tai energiajakeluja. Tasapainotila syntyy, kun järjestelmän kyetään määrittävien muuttujien vaihtelu on pysähtynyt ja systeemin energianjako sekä hiukkasten liikeradat ovat sopeutuneet ympäristön rajoitteisiin.

Tasapainotilaa voidaan tarkastella eri näkökulmista. Thermal or thermal-mechanical tasapainotus tarkoittaa, että lämpötila on tasainen koko systeemissä ja siihen liittyy yleensä voimat, paineet ja lämpöviihtyminen vakiintuneita. Chemical tasapainotila muodostuu, kun kemiallisten potensiaalien tasapainottuminen estää nettoreaktioiden etenemisen; tässä kohdassa reaktioden eteen- ja taaksepäin reaktiot tapahtuvat samalla nopeudella. Mechanical tasapainotila ilmenee, kun kappaleiden väliset voimat summautuvat niin, että nettopaineet ja muut voimaerot ovat nollia.

Käytännössä tasapainotila saavutetaan, kun gradientit, kuten lämpötila-, paine- tai kemiallinen potensiaali, hajottavat energian epätasaisuuksia. Aikavaikutukset vaihtelevat suuresti: jotkut järjestelmät saavuttavat tasapainon nopeasti, toiset vaativat pitkän ajan. Tasapainotilaa voidaan verrata ei- tasapainotilaan, jossa ulkoiset vaikutukset, virtautumat tai jatkuva energiansiirto pitävät järjestelmän poikkeustilassa. Joissain avaruus- tai biologisissa järjestelmissä vallitsee tasapainon tilan lisäksi dynamiikkaa, kuten jatkuva aine- tai energiavirta, mikä tarkoittaa epätasapainoa.

Esimerkkejä ovat kylmäsekoitus kattilassa, jossa lämpötila on yhtenäinen, sekä kemiallisten reaktioiden kylläisyyden saavuttava tila suljetussa nesteessä. Tasapainotilan käsite auttaa ymmärtämään, miten järjestelmät käyttäytyvät pitkällä aikavälillä ja miten ulkoiset olosuhteet muokkaavat niiden lopullista tilaa.