Об определении понятия «динамическое равновесие»

Казакевич Н.А.,

учитель физики ЧОУ «Школа «ЛИДЕР»,

эксперт ЕГЭ по физике;

e-mail: abelevna@mail.ru

С понятием динамического равновесия школьники впервые встречаются на уроках физики и химии в 8 классе. На уроках физики – когда речь идет о насыщенном паре, а на уроках химии – при изучении насыщенных растворов. Из изучаемых в школе систем в динамическом равновесии находятся также твердое вещество и его расплав, если температура окружающей среды равна температуре плавления, и реакционные смеси, если протекает обратимая реакция при постоянных условиях.
Что же такое динамическое равновесие? Мы объясняем детям, что, например, пар является насыщенным, если он находится в динамическом равновесии со своей жидкостью, подчеркивая, что количество молекул пара и жидкости сохраняется неизменным, но не потому, что ничего не происходит, а потому, что испарение и конденсация происходят с одинаковыми скоростями. Четкого определения понятию нет не только в учебниках для средней школы, но и в более серьезной литературе.
Я взяла на себя смелость дать такое определение понятию «динамическое равновесие», чтобы оно было пригодно для любых находящихся в таком состоянии изучаемых в школе систем:
Динамическим равновесием называется такое состояние системы, при котором постоянство ее параметров обусловлено равенством скоростей протекающих одновременно противоположных процессов.
Для учащихся 10 класса формулировка может быть несколько изменена:
Динамическим равновесием называется такое состояние термодинамической системы, при котором постоянство параметров ее состояния обусловлено равенством скоростей одновременно протекающих на микроуровне противоположных процессов.
Давая объяснение понятию, следует особо подчеркнуть, что постоянными остаются макропараметры, а противоположные процессы, скорости которых равны – процессы, протекающие на молекулярном уровне.

В одном из пособий по подготовке к ЕГЭ встретился вопрос о том, что происходит с влажным термометром, когда относительная влажность достигает 100%. С удивлением обнаружила, что правильным считается ответ «испарение прекращается». По сути это не верно. За счет чего при относительной влажности ниже 100% температура влажного термометра оказывается ниже температуры сухого термометра? За счет различия скоростей испарения и конденсации воды на ткани, которой обернут резервуар с термометрической жидкостью. Скорость испарения превосходит скорость конденсации, поэтому общее количество быстрых молекул на ткани постепенно убывает, температура влажного термометра становится ниже температуры сухого. Если же относительная влажность равна 100%, то есть пар насыщенный, скорости испарения и конденсации будут равны, оба термометра покажут одну и ту же температуру, а количество воды, смачивающей резервуар с термометрической жидкостью, будет оставаться неизменным. Такое состояние не означает, что с жидкостью ничего не происходит, что испарения нет. Просто скорости одновременно протекающих противоположных процессов на микроуровне оказываются одинаковыми.