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과학

정상 상태

정상 상태과학
영문명
Steady state
시간적 특징
관련 성질의 시간 변화 없음
수지에서의 특징
축적률이 0
구별할 개념
열역학적 평형
정상 상태는 분석하는 계의 관련 성질이 시간에 따라 변하지 않는 상태다. 물질이나 에너지가 계속 드나들어도 유입과 유출이 균형을 이루면 유지될 수 있으며 열역학적 평형과는 구별한다.

흐르고 있어도 일정할 수 있다

탱크로 액체가 계속 들어오고 나가더라도 내부의 양이 일정하게 유지될 수 있다. 이런 경우 흐름이 존재한다는 이유만으로 비정상 상태라고 부르지는 않는다. 어떤 성질을 관찰하고 그 값이 시간에 따라 달라지는지 확인해야 한다.

전체 질량 수지

일반적인 공정의 전체 질량 수지에서 축적률은 유입 질량 유량의 합에서 유출 질량 유량의 합을 뺀 값이다. 정상 상태에서는 이 축적률이 0이다. 유입이 5 kg/s이고 두 유출 중 하나가 2 kg/s라면 다른 유출은 3 kg/s여야 한다.

공간적으로 같다는 뜻은 아니다

정상 상태는 시간에 관한 조건이다. 장치의 입구와 출구에서 온도나 조성이 서로 달라도 각 위치의 값이 시간에 따라 일정할 수 있다. 모든 위치의 상태량이 같다는 공간적 균일성과 혼동해서는 안 된다.

평형과의 차이

정상 상태의 공정에는 물질 흐름이나 열 전달이 지속될 수 있다. 따라서 시간에 따라 수치가 일정해 보인다는 이유만으로 열역학적 평형이라고 결론내릴 수 없다. 또한 한 변수의 축적이 없다는 사실만으로 다른 모든 상태량까지 일정하다고 판단하지 않는다.

관련 문서

열역학계 / 화학 평형 / 열평형 / 질량 / 열 / 온도 / 에너지 / 화학 반응