Static vs Dynamic Equilibrium
Msawazo ni dhana inayotumika katika taaluma mbalimbali, ili kueleza uwiano kati ya nguvu mbili zinazopingana katika mfumo unaozingatiwa.
Katika hali hii, usawa tuli na usawazishaji unaobadilika ni hali mbili za mfumo halisi ambapo sifa mbili au zaidi ziko katika usawa. Matukio haya yanachunguzwa mahususi katika umekanika, na pia katika kemia ya kimwili.
Msawazo Tuli ni nini?
Kama maana ya jumla, usawa tuli hufafanuliwa kama hali ambayo sifa kuu na hadubini za mfumo hubaki bila kubadilika kulingana na wakati.
Katika mechanics, mfumo usio na matokeo ya nguvu inayotumika unaweza kuzingatiwa katika hali ya usawa. Inatosha kusema kwamba ikiwa, • Jumla ya vekta ya nguvu zote za nje ni sifuri; ∑ →FEXT=0
• Jumla ya matukio ya nguvu zote za nje kuhusu mstari wowote ni sufuri, ∑ →GEXT=0
basi mfumo uko katika usawa. Zaidi ya hayo, ikiwa kasi ya mfumo pia ni sifuri (yaani →V=0), basi mfumo uko katika usawa tuli.
Kwa mfano, zingatia kitu kikiwa kwenye meza ndani ya chumba. Nguvu za nje kwenye kitu, au mvuto (yaani Uzito), zinakabiliwa na majibu kwenye kitu na meza. Pia, majibu na uzito ziko kwenye mstari huo huo, kwa hivyo hakuna wakati unaozalishwa. Pia, meza iko chini katika chumba, na sio kusonga. Kwa hivyo, tunaweza kukisia kwamba kitabu kiko katika usawa tuli.
Msawazo wa Nguvu ni nini?
Msawazo unaobadilika unaweza kufafanuliwa kiujumla kama hali ya mfumo ambapo sifa za jumla husalia bila kubadilika huku sifa za hadubini zikibadilika.
Katika ufundi, inaweza kufafanuliwa mahususi kama hali ya mfumo ambapo mfumo uko katika usawa, lakini kasi si sifuri (yaani, mfumo unasonga kwa kasi isiyobadilika). Kwa hivyo, • ∑→FEXT=0
• ∑→GEXT=0
• →V ≠ 0
Fikiria tena meza na kitu, lakini badala ya chumba, huwekwa ndani ya kibanda cha treni inayotembea kwa kasi isiyobadilika.
Katika muktadha wa thermodynamics, ikiwa halijoto ya mfumo itasalia bila kubadilika (yaani nishati ya mfumo haijabadilika) wakati joto na uhamisho wa kazi unafanyika. Hali ya lazima ni kwamba jumla ya pembejeo ya kazi na pembejeo ya joto lazima iwe sawa na jumla ya pato la kazi na pato la joto.
Katika mfumo wa kemikali, usawaziko unaobadilika hutokea wakati mmenyuko wa mbele na nyuma unatokea kwa kasi sawa katika mmenyuko wa kutenduliwa. Mkusanyiko wa viitikio na bidhaa hubakia bila kubadilika, lakini bado baadhi ya viitikio hubadilishwa kuwa bidhaa na bidhaa hubadilishwa kuwa viitikio. Lakini michakato hii miwili inayopingana inafanyika kwa kasi sawa.
Kwa mfano, zingatia mfumo wa NO2 na N2O4. Wakati gesi NO2 inabanwa kwenye chombo, ongezeko la shinikizo husababisha mfumo kuwa na upendeleo mbele, na N2O 4 huzalishwa ili kupunguza idadi ya molekuli na hatimaye kupunguza shinikizo. Lakini wakati fulani, mwitikio wa mbele unaonekana kusimama na utayarishaji wa N2O4 unaonekana kukoma. Viwango (au shinikizo la sehemu) la mfumo hubakia bila kubadilika. Lakini katika kiwango cha molekuli NO2 inabadilishwa kuwa N2O4 na kinyume chake.
Kuna tofauti gani kati ya Usawa Tuli na Nguvu?
• Katika usawa tuli, sifa za hadubini na makroskopu hubakia bila kubadilika ilhali, katika ulinganifu unaobadilika, sifa za hadubini hubadilika huku sifa za jumla zikisalia bila kubadilika.
• Katika ufundi, mfumo usio na nguvu za nje zisizo na usawa na matukio ya nje unaweza kuzingatiwa kuwa katika usawa. Zaidi ya hayo, ikiwa mfumo umesimama, uko katika usawa tuli, na ikiwa unasonga kwa kasi isiyobadilika, uko katika usawa unaobadilika.
• Katika mfumo wa halijoto, ikiwa halijoto ni thabiti na ingizo la uhamishaji joto na wingi na utoaji viko katika viwango sawa, mfumo uko katika usawa wa (dynamic/thermodynamic).
• Katika mfumo wa kemikali, ikiwa kasi ya mmenyuko wa mbele na nyuma ni sawa, mfumo unasemekana kuwa katika msawazo unaobadilika.
