स्थिर बनाम गतिशील संतुलन
संतुलन एक अवधारणा है जिसका उपयोग विभिन्न विषयों में किया जाता है, एक माना प्रणाली में दो विरोधी ताकतों के बीच संतुलन व्यक्त करने के लिए।
इस मामले में, स्थिर संतुलन और गतिशील संतुलन एक भौतिक प्रणाली के दो राज्य हैं जहां दो या दो से अधिक गुण संतुलन में हैं। इन मामलों की विशेष रूप से यांत्रिकी में और भौतिक रसायन विज्ञान में भी जांच की जाती है।
स्थिर संतुलन क्या है?
एक सामान्य अर्थ के रूप में, स्थिर संतुलन को एक ऐसी स्थिति के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसमें एक प्रणाली के स्थूल और सूक्ष्म दोनों गुण समय के साथ अपरिवर्तित रहते हैं।
यांत्रिकी में, बिना परिणामी बल वाली प्रणाली को संतुलन की स्थिति में माना जा सकता है। इतना ही कहना काफी है कि अगर, • सभी बाह्य बलों का सदिश योग शून्य होता है; ∑ →FEXT=0
• किसी भी रेखा पर सभी बाह्य बलों के आघूर्णों का योग शून्य होता है, ∑ →GEXT=0
तब व्यवस्था संतुलन में है। इसके अतिरिक्त, यदि निकाय का वेग भी शून्य (अर्थात →V=0) है, तो निकाय स्थिर संतुलन में है।
उदाहरण के लिए, एक कमरे के अंदर एक मेज पर पड़ी एक वस्तु पर विचार करें। वस्तु पर बाहरी बल, या गुरुत्वाकर्षण खिंचाव (अर्थात भार), तालिका द्वारा वस्तु पर प्रतिक्रिया द्वारा काउंटर किया जाता है। साथ ही, प्रतिक्रिया और भार एक ही रेखा पर हैं, इसलिए कोई क्षण उत्पन्न नहीं होता है। इसके अलावा, टेबल एक कमरे में जमीन पर है, और हिल नहीं रहा है। इसलिए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि पुस्तक स्थिर संतुलन में है।
गतिशील संतुलन क्या है?
गतिशील संतुलन को सामान्य रूप से एक ऐसी प्रणाली की स्थिति के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जहां सूक्ष्म गुण बदलते समय मैक्रोस्कोपिक गुण अपरिवर्तित रहते हैं।
यांत्रिकी में, इसे विशेष रूप से एक सिस्टम की स्थिति के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जहां सिस्टम संतुलन में है, लेकिन वेग शून्य नहीं है (यानी सिस्टम निरंतर वेग से आगे बढ़ रहा है)। इसलिए, • →FEXT=0
• →GEXT=0
• →वी 0
फिर से मेज और वस्तु पर विचार करें, लेकिन इसे एक कमरे के बजाय एक स्थिर वेग से चलती ट्रेन के केबिन के अंदर रखा गया है।
ऊष्मप्रवैगिकी के संदर्भ में, यदि किसी सिस्टम का तापमान अपरिवर्तित रहता है (यानी सिस्टम की ऊर्जा अपरिवर्तित रहती है) जबकि गर्मी और कार्य हस्तांतरण हो रहा है। आवश्यक शर्त यह है कि कार्य इनपुट और गर्मी इनपुट का योग कार्य आउटपुट और गर्मी आउटपुट के योग के बराबर होना चाहिए।
एक रासायनिक प्रणाली में, गतिशील संतुलन तब होता है जब आगे की प्रतिक्रिया और पीछे की प्रतिक्रिया एक ही दर पर एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया में हो रही है। अभिकारकों और उत्पादों की सांद्रता अपरिवर्तित रहती है, लेकिन फिर भी कुछ अभिकारकों को उत्पादों में और उत्पादों को अभिकारकों में परिवर्तित कर दिया जाता है। लेकिन ये दो विरोधी प्रक्रियाएं एक ही दर पर घटित हो रही हैं।
उदाहरण के लिए, NO2 और N2O4 सिस्टम पर विचार करें। जब NO2 गैस को एक कंटेनर में संपीड़ित किया जाता है, तो दबाव में वृद्धि के कारण सिस्टम आगे की ओर बायस्ड हो जाता है, और N2O 4 अणुओं की संख्या को कम करने और अंततः दबाव को कम करने के लिए निर्मित होता है। लेकिन एक निश्चित बिंदु पर, आगे की प्रतिक्रिया रुकने लगती है और N2O4 उत्पादन रुक जाता है। प्रणाली की सांद्रता (या आंशिक दबाव) अपरिवर्तित रहती है। लेकिन आणविक स्तर पर NO2 को N2O4 में बदल दिया जाता है और इसके विपरीत।
स्थिर और गतिशील संतुलन में क्या अंतर है?
• स्थिर संतुलन में, सूक्ष्म और स्थूल दोनों गुण अपरिवर्तित रहते हैं, जबकि गतिशील संतुलन में, सूक्ष्म गुण बदल जाते हैं जबकि स्थूल गुण अपरिवर्तित रहते हैं।
• यांत्रिकी में, बिना असंतुलित बाहरी बलों और बाहरी क्षणों वाली प्रणाली को संतुलन में माना जा सकता है। इसके अतिरिक्त, यदि प्रणाली स्थिर है, तो यह स्थिर संतुलन में है, और यदि स्थिर वेग से चलती है, तो यह गतिशील संतुलन में है।
• थर्मोडायनामिक सिस्टम में, यदि तापमान स्थिर है और गर्मी और मास ट्रांसफर इनपुट और आउटपुट समान दरों पर हैं, तो सिस्टम (डायनेमिक/थर्मोडायनामिक) संतुलन में है।
• एक रासायनिक प्रणाली में, यदि आगे की प्रतिक्रिया और पश्च प्रतिक्रिया की दर समान है, तो प्रणाली को गतिशील संतुलन में कहा जाता है।
