Equilibrio estático vs dinámico
El equilibrio es un concepto utilizado en una variedad de disciplinas para expresar un equilibrio entre dos fuerzas opuestas en un sistema considerado.
En este caso, el equilibrio estático y el equilibrio dinámico son dos estados de un sistema físico donde dos o más propiedades están en equilibrio. Estos casos se investigan específicamente en mecánica y también en química física.
¿Qué es el equilibrio estático?
En un sentido genérico, el equilibrio estático se define como un estado en el que las propiedades macroscópicas y microscópicas de un sistema permanecen sin cambios con el tiempo.
En mecánica, un sistema sobre el que no actúa ninguna fuerza resultante puede considerarse en un estado de equilibrio. Es suficiente decir que si, • La suma vectorial de todas las fuerzas externas es cero; ∑ →FEXT=0
• La suma de los momentos de todas las fuerzas externas con respecto a cualquier línea es cero, ∑ →GEXT=0
entonces el sistema está en equilibrio. Además, si la velocidad del sistema también es cero (es decir, →V=0), entonces el sistema está en equilibrio estático.
Por ejemplo, considere un objeto sobre una mesa dentro de una habitación. Las fuerzas externas sobre el objeto, o la atracción gravitatoria (es decir, el peso), se contrarresta con la reacción de la mesa sobre el objeto. Además, la reacción y el peso están en la misma línea, por lo que no se producen momentos. Además, la mesa está en el suelo de una habitación y no se mueve. Por tanto, podemos deducir que el libro está en equilibrio estático.
¿Qué es el equilibrio dinámico?
El equilibrio dinámico se puede definir genéricamente como un estado de un sistema donde las propiedades macroscópicas permanecen sin cambios mientras que las propiedades microscópicas están cambiando.
En mecánica, se puede definir específicamente como un estado de un sistema en el que el sistema está en equilibrio, pero la velocidad no es cero (es decir, el sistema se mueve a una velocidad constante). Por lo tanto, • ∑→FEXT=0
• ∑→GEXT=0
• →V ≠ 0
Vuelva a considerar la mesa y el objeto, pero en lugar de una habitación, se coloca dentro de la cabina de un tren que se mueve a una velocidad constante.
En el contexto de la termodinámica, si la temperatura de un sistema permanece sin cambios (es decir, la energía del sistema no cambia) mientras se produce la transferencia de calor y trabajo. La condición necesaria es que la suma de la entrada de trabajo y la entrada de calor debe ser igual a la suma de la salida de trabajo y la salida de calor.
En un sistema químico, el equilibrio dinámico ocurre cuando la reacción directa y la reacción inversa ocurren a la misma velocidad en una reacción reversible. La concentración de los reactivos y los productos permanece sin cambios, pero aún así algunos de los reactivos se convierten en productos y los productos se convierten en reactivos. Pero estos dos procesos opuestos ocurren al mismo ritmo.
Por ejemplo, considere el sistema NO2 y N2O4. Cuando se comprime gas NO2 en un recipiente, el incremento en la presión hace que el sistema se desvíe hacia adelante, y N2O 4 se produce para reducir el número de moléculas y eventualmente reducir la presión. Pero en cierto punto, la reacción directa parece detenerse y la producción de N2O4 parece detenerse. Las concentraciones (o presión parcial) del sistema permanecen sin cambios. Pero a nivel molecular, el NO2 se convierte en N2O4 y viceversa.
¿Cuál es la diferencia entre equilibrio estático y dinámico?
• En el equilibrio estático, tanto las propiedades microscópicas como las macroscópicas permanecen sin cambios mientras que, en el equilibrio dinámico, las propiedades microscópicas cambian mientras que las propiedades macroscópicas permanecen sin cambios.
• En mecánica, se puede considerar que un sistema sin fuerzas externas desequilibradas ni momentos externos está en equilibrio. Además, si el sistema está estacionario, está en equilibrio estático, y si se mueve a velocidad constante, está en equilibrio dinámico.
• En un sistema termodinámico, si la temperatura es constante y la transferencia de entrada y salida de calor y masa son iguales, el sistema está en equilibrio (dinámico/termodinámico).
• En un sistema químico, si la velocidad de la reacción directa y la de la reacción inversa son las mismas, se dice que el sistema está en equilibrio dinámico.
