Estado estacionario (termodinámica)

Estado estacionario : el estado de un sistema termodinámico , en el que los valores de las cantidades termodinámicas ( temperatura , presión , potencial químico del componente de la mezcla , velocidad de la masa [1] ) en todas las partes del sistema permanecen sin cambios en el tiempo . La dependencia temporal de al menos una cantidad termodinámica es un signo de estado no estacionario [2] [3] . Un estado estacionario puede ser de equilibrio o de no equilibrio. Estos últimos se realizan solo cuando tienen lugar procesos de transferencia entre el sistema termodinámico y su entorno, y las fuerzas termodinámicas y, como resultado, los flujos termodinámicos en los límites del sistema se mantienen constantes [2] [4] .

Un estado estacionario en el que las condiciones externas mantienen constante cualquier fuerza termodinámica se denomina estado estacionario de primer orden . En el caso de dos fuerzas constantes, se habla de un estado estacionario de segundo orden , etc.. El estado estacionario de orden cero no es más que el estado de equilibrio del sistema termodinámico. Los estados estacionarios de órdenes superiores al primero son bastante comunes para los procesos naturales [5] .

Estacionario incluyen:

• un estado de equilibrio termodinámico , caracterizado por la ausencia de flujos ( energía , materia , cantidad de movimiento , carga , etc.) [6] , en el que, en condiciones externas constantes, el sistema puede permanecer indefinidamente, y después de eliminar la influencia externa de cualquier magnitud, lo que provocó un cambio en el sistema de propiedades, este último vuelve a su estado original. El estado de equilibrio también se puede definir como un estado estacionario que no está soportado por el flujo de ningún proceso externo al sistema [7] . Un estado de equilibrio siempre es estacionario, pero un estado estacionario no tiene por qué ser equilibrio en absoluto;
• un estado de equilibrio metaestable , cuando, con una pequeña influencia externa, el sistema se comporta como si estuviera en equilibrio termodinámico (el sistema es estable con respecto a pequeñas influencias: una influencia infinitamente pequeña provoca un cambio de estado infinitamente pequeño, y cuando esto se elimina la influencia, el sistema vuelve a su estado original [6] ), mientras que con una acción externa que ha excedido un cierto valor límite, el sistema ya no vuelve a su estado original, sino que pasa a un estado metaestable más estable, o en un estado de equilibrio termodinámico; las condiciones termodinámicas de estabilidad en equilibrio se cumplen para acciones virtuales infinitamente pequeñas y no se cumplen para acciones que exceden el valor límite;
• estado de equilibrio obstaculizado , cuando un sistema que no está en equilibrio en muchos aspectos se comporta realmente como si estuviera en equilibrio termodinámico debido al hecho, por ejemplo, de que se producen equilibrios parciales en el sistema -mecánico y térmico- pero no hay equilibrio químico debido a la falta de condiciones adecuadas para el flujo requerido para el establecimiento de reacciones químicas;
• un estado estacionario de no equilibrio en el que la independencia de las cantidades termodinámicas del tiempo se debe a los flujos de energía, materia, cantidad de movimiento, carga eléctrica, etc. [6] ;
• estado estático (cuasi-estático, cuasi-equilibrio, local-equilibrio), en el que la invariancia de las cantidades termodinámicas en el tiempo es una aproximación, con suficiente precisión para resolver un problema específico, durante un período de tiempo especificado por las condiciones del problema bajo consideración.

Notas

1. ↑ La velocidad del centro de masa , es también la velocidad hidrodinámica del medio .
2. ↑ 1 2 Enciclopedia física, v. 4, 1994 , p. 677-678 .
3. ↑ Kirichenko N. A., Termodinámica, física estadística y molecular, 2005 , p. diez.
4. ↑ Sviridov V.V., Sviridov A.V., Química física, 2016 , p. 460.
5. ↑ Zharikov V.A., Fundamentos de geoquímica física, 2005 , p. 118.
6. ↑ 1 2 3 Termodinámica. Conceptos básicos. Terminología. Designaciones de letras de cantidades, 1984 , p. 7.
7. ↑ Anosov V. Ya., Pogodin S. A., Principios básicos del análisis físico y químico, 1947 , p. 33.

Literatura

• Anosov V. Ya., Pogodin S. A. Principios básicos del análisis físico y químico . - M. : Editorial de la Academia de Ciencias de la URSS, 1947. - 876 p.
• Zharikov VA Fundamentos de geoquímica física . — M .: Nauka; Editorial de la Universidad Estatal de Moscú, 2005. - 656 p. — (Libro de texto universitario clásico). - ISBN 5-211-04849-0 , 5-02-035302-7.
• Kirichenko NA Termodinámica, estadística y física molecular. - 3ra ed. - M. : Fizmatkniga, 2005. - 176 p. - ISBN 5-89155-130-6 .
• Sviridov V. V., Sviridov A. V. Química física. - San Petersburgo. : Lan, 2016. - 597 p. - ISBN 978-5-8114-2262-3 .
• Termodinámica. Conceptos básicos. Terminología. Designaciones de letras de cantidades / Resp. edición I. I. Novikov . - Academia de Ciencias de la URSS. Comité de Terminología Científica y Técnica. Colección de definiciones. Tema. 103. - M. : Nauka, 1984. - 40 p.
• Enciclopedia Física / Cap. edición A. M. Projorov . - M .: Gran Enciclopedia Rusa , 1994. - T. 4: Efecto Poynting-Robertson - Serpentinas. - 704 pág. - ISBN 5-85270-087-8 .