Termodynamisk jämvikt är tillståndet i ett system där de makroskopiska mängderna av detta system ( temperatur , tryck , volym , entropi ) förblir oförändrade i tid under förhållanden av isolering från omgivningen.
I allmänhet är dessa värden inte konstanta, de fluktuerar (fluktuerar) bara runt sina medelvärden. Om ett jämviktssystem motsvarar flera tillstånd, i vart och ett av vilka systemet kan vara oändligt långt, så sägs systemet vara i en metastabil jämvikt. I ett jämviktstillstånd finns inga flöden av materia eller energi i systemet, icke-jämviktspotentialer (eller drivkrafter), förändringar i antalet närvarande faser ( fasjämvikt ). Det finns termisk (statistisk, det är också termodynamisk jämvikt ), mekanisk , hydroaeromekanisk (hydrodynamisk, hydrostatisk ), strålning (strålande) [1] och kemisk jämvikt. I praktiken innebär tillståndet för isolering att processerna för att upprätta jämvikt fortskrider mycket snabbare än förändringar sker vid systemets gränser (det vill säga förändringar i förhållanden utanför systemet), och systemet utbyter materia och energi med miljön . Med andra ord, termodynamisk jämvikt uppnås om hastigheten för relaxationsprocesser är tillräckligt hög (som regel är detta karakteristiskt för högtemperaturprocesser) eller om tiden för att nå jämvikt är lång (detta fall inträffar i geologiska processer).
Jämviktstillståndet i ett makroskopiskt system är särskilt lämpligt för beskrivning på grund av dess enkelhet. Det beror inte på tid (förutom fluktuationer) och kan som regel fullständigt beskrivas i termer av flera makroskopiska parametrar. Dessutom beror jämviktstillståndet inte på förhistorien för tillstånden i det makroskopiska systemet och är det mest slumpmässiga makroskopiska tillståndet i systemet under givna förhållanden [2] .
I verkliga processer realiseras ofta ofullständig ( relativ , mobil , dynamisk) jämvikt , men graden av denna ofullständighet kan vara betydande och obetydlig. I det här fallet är tre alternativ möjliga:
I icke-jämviktssystem sker förändringar i flöden av materia eller energi, eller till exempel faser.
Tillståndet för termodynamisk jämvikt kallas stabilt om, när systemets makroskopiska parametrar ändras, systemet spontant återgår till det specificerade tillståndet [3] .
Kriterier för termodynamisk stabilitet för olika system: