Fließgleichgewicht

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Ein Fließgleichgewicht wird als dynamisches Gleichgwicht verstanden, das sich aus bi-direktionalen Fluktuationen ergibt, die sich gegenseitig dauerhaft aufheben. Es wird als Endergebnis von Strömungen angesehen, die eine zuvor gegebene inhomogene Verteilung ausgeglichen haben. Die Betrachtung lokaler Fluktuationen impliziert die atomistische Struktur des betrachteten Systems, da ein Kontinuum im Gleichgewicht konsequenterweise als homogen anzusehen ist.

Die Ursache solcher Strömungen wird einheitlich in treibenden Kräften gesehen, die sich aus dem Gefälle bestimmter intensiver Größen ergeben (Tabelle 6.1). Umgekehrt darf im Falle eines lokalen Fließgleichgleichgewichtes davon ausgegangen werden, dass an der Stelle keine Gradienten vorliegen.

Während sich extensive Größen auch im nicht-stationären Fall jederzeit durch (zeitabhängige) Dichtefunktionen beschreiben lassen, ist die Kenntnis der intensiven Größen als (zeitabhängige) Feldfunktionen nicht ohne weiteres gegeben. Im Prinzip werden, wie aus der klassischen Mechanik gewohnt, diejenigen Feldfunktionen ausgezeichnet, die zu richtigen Lösungen für die Dichtefunktionen führen.

Unabhängig davon ist das Modell des Fließgleichgewichtes wesentlich für die Interpretation intensiver Größen, die als partielle Ableitung der systemkonstituierenden Energie nach einer bestimmten Mengengröße entstehen: Zwei Systeme stehen dann im Fließgleichgewicht hinsichtlich einer bestimmten Menge, wenn ihre entsprechenden energiekonjugierten Potentiale identisch sind, da anderenfalls ein einseitiger Energiefluss stattfände.

 

Gesetzmäßigkeit

Gefälle als treibende Kraft

Getriebene Substanz

fouriersche Wärmeleitung

Temperatur

„Wärmestoff“ (Entropie)

ohmsche Stromleitung

Elektrische Spannung

Ladung

ficksche Diffusion

Konzentration

Materie

Reaktionskinetik

Chemisches Potential

Stoffkomponente

Tabelle 6.1: Gefälle bestimmter intensiver Größen als operationalistisch entworfene Ursache substanzieller Strömungen. Im allgemeinen Fall wird jede Substanz als von allen Kräften getrieben gedacht, wobei sich Zusammenhänge zwischen verschiedenen Flüssen und Kräften aus den onsagerschen Reziprozitätsbeziehungen ergeben.