Termodynamisk likevekt

Termodynamisk likevekt av et system i termodynamikken opptrer når det er i både mekanisk og kjemisk likevekt. Den lokale tilstanden til systemet er da avgjort av verdiene til parametre som trykk, temperatur, osv. Mer spesifikt kjennetegnes termodynamisk likevekt av et minimum av et termodynamisk potensial. For et system med konstant temperatur T og volum V brukes Helmholtz fri energi

F = U – TS

hvor U er den indre energien til systemet og S er entropien. Kjemiske prosesser foregår vanligvis under konstant trykk og temperatur og da benyttes Gibbs fri energi

G = H – TS

der H er entalpien til systemet.

Prosessen som fører til termodynamisk likevekt kalles termalisering. Et eksempel på dette er et system med vekselvirkende partikler som ikke blir forstyrret fra utsiden. Når de vekselvirker vil de overføre energi eller moment seg i mellom og nå en tilstand der tilstanden til alle partiklene sett under ett ikke endrer seg over tid.

Termal likevekt har en når to systemer som er i «termal kontakt» med hverandre bytter energi med varme. Når to systemer er i termal likevekt, er temperaturen deres den samme.

Termodynamikk omhandler likevektstilstander. Ordet likevekt omfatter en balansetilstand. I en likevektstilstand er det ingen ubalanserte potensialer (eller drivende krefter) i systemet. Et system som er i likevekt vil ikke oppleve endringer når det er isolert fra ytre påvirkninger.

Overblikk

• To systemer er i termal likevekt når de har samme temperatur.
• To systemer er i mekanisk likevekt når de har samme trykk.
• To systemer er i diffusiv likevekt når de har samme kjemiske potensial.

Vilkår for likevekt

• For et totalt isolert system er ΔS = 0 ved likevekt.
• For et system med konstant temperatur og volum er ΔF = 0 ved likevekt.
• For et system med konstant temperatur og trykk er ΔG = 0 ved likevekt.

Disse forholdene kan vises ved å se på en differensial form av termodynamisk potensial.

Generelle referanser

• Cesare Barbieri (2007) Fundamentals of Astronomy. First Edition (QB43.3.B37 2006) CRC Press ISBN 0-7503-0886-9, 9780750308861
• Hans R. Griem (2005) Principles of Plasma Spectroscopy (Cambridge Monographs on Plasma Physics), Cambridge University Press, New York ISBN 0-521-61941-6
• C. Michael Hogan, Leda C. Patmore and Harry Seidman (1973) Statistical Prediction of Dynamic Thermal Equilibrium Temperatures using Standard Meteorological Data Bases, Second Edition (EPA-660/2-73-003 2006) United States Environmental Protection Agency Office of Research and Development, Washington DC
• F. Mandl (1988) Statistical Physics, Second Edition, John Wiley & Sons