Termodinamik muvozanat — sistemaning atrof-muhitdan ajratilgan sharoitda makroskopik kattaliklari (harorat, bosim, hajm, entropiya) vaqt o‘tishi bilan o‘zgarmay qoladigan holatidir.
Xususiyatlari
Umuman olganda, bu kattaliklar mutlaqo doimiy emas, balki o‘zining o‘rtacha qiymatlari atrofida fluktuatsiyalanadi (tebranib turadi). Agar muvozanatdagi sistema bir nechta holatda bo‘la olsa va ularning har birida noma’lum darajada uzoq vaqt saqlanib qolishi mumkin bo‘lsa, bunday sistema metastabil muvozanatda deb hisoblanadi. Muvozanat holatida sistemada modda yoki energiya oqimlari, muvozanatsiz potensiallar (yoki harakatlantiruvchi kuchlar) hamda mavjud fazalar sonining o‘zgarishi kuzatilmaydi (fazaviy muvozanat). Muvozanatning issiqlik (statistik, ya’ni termodinamik muvozanat), mexanik, gidroaeromexanik (gidrodinamik, gidrostatik), radiatsion (nurlanish) va kimyoviy muvozanat turlari farqlanadi. Amalda ajratilganlik sharti shuni anglatadiki, muvozanat o‘rnatilish jarayonlari sistema chegaralaridagi o‘zgarishlarga (ya’ni sistemaga nisbatan tashqi sharoitlarning o‘zgarishiga), shuningdek, sistemaning atrof-muhit bilan modda va energiya almashinuvidagi o‘zgarishlarga qaraganda ancha tez kechadi. Boshqacha aytganda, relaksatsiya jarayonlarining tezligi yetarlicha yuqori bo‘lsa (odatda, bu yuqori haroratli jarayonlarga xos) yoki muvozanatga erishish uchun yetarlicha uzoq vaqt mavjud bo‘lsa (bu holat geologik jarayonlarda kuzatiladi), termodinamik muvozanatga erishiladi.
Makroskopik sistemadagi muvozanat holatini tavsiflash ayniqsa qulay, chunki u sodda. Fluktuatsiyalar hisobga olinmasa, bu holat vaqtga bog‘liq emas va odatda uni bir nechta makroskopik parametr yordamida to‘liq tavsiflash mumkin. Bundan tashqari, muvozanat holati makroskopik sistemaning avvalgi holatlari tarixiga bog‘liq emas va berilgan sharoitdagi sistemaning eng tasodifiy makroskopik holati hisoblanadi.
Real jarayonlarda ko‘pincha to‘liq bo‘lmagan (nisbiy, harakatchan, dinamik) muvozanat yuzaga keladi. Biroq muvozanatning to‘liq emaslik darajasi sezilarli yoki sezilarsiz bo‘lishi mumkin. Bunda uch xil holat kuzatiladi:
- muvozanat o‘lchami nisbatan katta bo‘lgan sistemaning muayyan qismida (yoki qismlarida) o‘rnatiladi — lokal muvozanat,
- sistemada kechadigan relaksatsiya jarayonlari tezliklarining farqi tufayli to‘liq bo‘lmagan muvozanat yuzaga keladi — qisman muvozanat,
- ham lokal, ham qisman muvozanat bir vaqtda kuzatiladi.
Muvozanatsiz sistemalarda modda yoki energiya oqimlari yoxud, masalan, fazalar o‘zgaradi.
Termodinamik muvozanatning barqarorligi
Agar sistemaning makroskopik parametrlari o‘zgarganidan so‘ng sistema o‘z-o‘zidan avvalgi muvozanat holatiga qaytsa, bunday termodinamik muvozanat holati barqaror deb ataladi.
Turli sistemalarning termodinamik barqarorlik mezonlari:
- Izolyatsiyalangan (atrof-muhit bilan mutlaqo o‘zaro ta’sirlashmaydigan) sistema — entropiyaning maksimumi.
- Yopiq (termostat bilan faqat issiqlik almashadigan) sistema — erkin energiyaning minimumi.
- Harorati va bosimi o‘zgarmas sistema — Gibbs potensialining minimumi.
- Entropiyasi va hajmi o‘zgarmas sistema — ichki energiyaning minimumi.
- Entropiyasi va bosimi o‘zgarmas sistema — entalpiyaning minimumi.