El equilibrio termodinámico es el estado de un sistema en el que las cantidades macroscópicas de este sistema ( temperatura , presión , volumen , entropía ) permanecen sin cambios en el tiempo en condiciones de aislamiento del medio ambiente.
En general, estos valores no son constantes, solo fluctúan (fluctuan) alrededor de sus valores promedio. Si un sistema en equilibrio corresponde a varios estados, en cada uno de los cuales el sistema puede tener una duración indefinida, se dice que el sistema está en un equilibrio metaestable. En un estado de equilibrio, no hay flujos de materia o energía en el sistema, potenciales fuera de equilibrio (o fuerzas motrices), cambios en el número de fases presentes ( equilibrio de fase ). Distinguir térmico (estadístico, también es equilibrio termodinámico ), mecánico , hidroaeromecánico (hidrodinámico, hidrostático ), radiación (radiante) [1] y químicobalance. En la práctica, la condición de aislamiento significa que los procesos de establecimiento del equilibrio avanzan mucho más rápido que los cambios que ocurren en los límites del sistema (es decir, cambios en las condiciones externas al sistema), y el sistema intercambia materia y energía con el medio ambiente . En otras palabras, el equilibrio termodinámico se logra si la velocidad de los procesos de relajación es suficientemente alta (por regla general, esto es característico de los procesos de alta temperatura) o el tiempo para alcanzar el equilibrio es largo (este caso ocurre en los procesos geológicos).
El estado de equilibrio en un sistema macroscópico es especialmente conveniente para la descripción debido a su simplicidad. No depende del tiempo (a excepción de las fluctuaciones) y, por regla general, puede describirse completamente en términos de varios parámetros macroscópicos. Además, el estado de equilibrio no depende de la prehistoria de los estados del sistema macroscópico y es el estado macroscópico más aleatorio del sistema bajo condiciones dadas [2] .
En los procesos reales, el equilibrio incompleto ( relativo , móvil , dinámico) a menudo se realiza , pero el grado de este carácter incompleto puede ser significativo o insignificante. En este caso, tres opciones son posibles:
En los sistemas que no están en equilibrio, se producen cambios en los flujos de materia o energía, o, por ejemplo, en las fases.
El estado de equilibrio termodinámico se denomina estable si, cuando cambian los parámetros macroscópicos del sistema, el sistema vuelve espontáneamente al estado especificado [3] .
Criterios para la estabilidad termodinámica de varios sistemas: