كتب توازن موضعي وتوازن شامل
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
توازن موضعي وتوازن شامل (معلومة)
من المفيد التفرقة بين التوازن الموضعي وحالة التوازن الشامل على نطاق واسع. وبالنسبة إلى الحركة الحرارية يتعين التبادل داخل نظام وبين النظام والوسط المحيط عن طريق تغير دوال مثل درجة الحرارة والضغط وغيرها.
في حالة التوازن الثرموديناميكي الموضعي تكون درجة الحرارة والضغط داخل النظام متساوية. وفي حالة التوازن الثرموديناميكي الشامل قد تختلف درجة الحرارة والضغط من منطقة إلى أخرى وتتغير مع الزمن، ولكن تلك التغيرات تكون طفيفة بحيث يمكن اعتبار تواجد توازن ترموديناميكي في منطقة محدودة محيطة لأي نقطة فيه. وعلى سبيل المثال، تحتاج جزيئات غاز لعدد معين من التصادمات لكي تصل إلى حالة توازن في السرعات بينها وبين الوسط المحيط. فإذا كان متوسط المسافة التي تنتشر فيها قصيرة بحيث تبعدها عن منطقة الجوار التي من المفروض أن تتوازن معه، فإنها لا تصل إلى حالة التوازن، ولن توجد حالة توازن موضعي. وتعرّف درجة الحرارة على أساس تناسبها مع متوسط الطاقة الداخلية لنظام في حالة توازن ترموديناميكي. فإذا لم تصل المنطقة المحيطة بنقطة معية في النظام إلى حالة التوازن فيصبح تعيين درجة حرارة النظام من الحرارة الداخلية ليس سليما، وتكون النتيجة خاطئة.
ومن المهم ان نعرف أن حالة التوازن الموضعية ينطبق فقط على جسيمات معينة يتكون منها النظام. فعلى سبيل المثال نطبق التوازن الموضعي في حالة جسيمات كبيرة نسبيا، مثل الجزيئات في غاز. وفي حالة غاز يشع فوتونات فإن الفوتونات تصدر من الغاز وتمتص في نفس الوقت منه، ولا نأخذها في الاعتبار عند تعيين التوازن الترموديناميكي لنظام. كذلك في بعض الحالات فلا نحتاج لمراعاة كون الإلكترونات في حالة توازن مع الذرات أو الجزيئات المكونة لنظام موضعي صغير.
وعلى سبيل المثال نجد حالة التوازن الترموديناميكي في حالة كوب به ماء وثلج. ويمكن تعريف درجة الحرارة عند أي نقطة في الكوب ولكنها تكون أكثر برودة بالقرب من الثلج. فإذا قمنا بتعيين طاقة الجزيئات في تلك المنطقة وجدنا أنها تتبع توزيع ماكسويل-بولتزمان عند درجة حرارة معينة. فإذا قمنا بتعيين طاقة جزيئات أخرى في منطقة أخرى فإننا نجد أنها تتبع أيضا توزيع ماكسويل-بولتزمان ولكن عند درجة حرارة أخرى. ويعمل الانتشار على تحول النظام من حالة توازن موضعي إلى حالة توازن شامل. فمثلا بالنسبة إلى مثال كوب الثلح والماء فإن انتشار الحرارة سيؤدي إلى حالة توازن ترموديناميكي شامل مع الوقت، ونصل إلى حالة تكون فيها درجة حرارة الكوب متساوية في جميع أجزائها .
