Stabilita

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
Tento článek je o obecném a fyzikálním významu pojmu stabilita. Další významy jsou uvedeny na stránce Stabilita (rozcestník).

Stabilita je schopnost dané soustavy vrátit se po malém vychýlení do rovnovážného stavu. Soustavou může být mechanický, fyzikálně-chemický, biologický či biochemický (viz Biologická stabilita), biologicko-ekologický nebo společenský systém.

Stabilita mechanické soustavy[editovat | editovat zdroj]

Veličinou udávající míru stability (stálosti rovnovážné polohy) mechanické soustavy (někdy zkráceně nazývanou stabilita) je rozdíl potenciální energie tělesa mezi vratkou a stálou rovnovážnou polohou, neboli minimální množství práce, které je třeba vykonat, aby se soustava ze stálé rovnovážné polohy dostala do vratké rovnovážné polohy. V tomto smyslu např. stabilita tuhého tělesa v tíhovém poli závisí přímo úměrně na hmotnosti tělesa, nepřímo úměrně na výšce těžiště ve stálé poloze a přímo úměrně na výšce těžiště ve vratké poloze.

Jako míra stability jednoho tělesa (podložené těleso, zavěšené těleso, plovoucí těleso) se v některých případech namísto potenciální energie používá minimální moment síly, který je potřeba k tomu, aby těleso překlopil do polohy, ze které se již nevrátí dopolohy původní. V tomto smyslu stabilita tělesa v tíhovém poli závisí na vzdálenosti těžnice od nejbližší klopné hrany či od osy závěsu, kolem které se zavěšené těleso otáčí, v případě plovoucích těles na vzdálenosti těžnice a metacentra (tedy i na tvaru ponořené části, ovlivňující působiště vztlakových sil).[1]

V podobném, ale zobecněném smyslu se hovoří o stabilitě letadla jakožto vlastnosti letadla udržovat stabilní polohu při letu.

Stejným způsobem jako u čistě mechanických soustav se stabilita rovnováhy charakterizuje i pro soustavy, ve kterých působí elektrické a magnetické síly. Je přitom nutno uvažovat potenciální energie v elektromagnetickém poli, tedy elektrickou práci při změně konfigurace soustavy nebo působících polí, resp. vznikající momenty elektrických a magnetických sil (viz magnetický moment).

Stabilita termodynamické soustavy[editovat | editovat zdroj]

Kritériem stability (stálosti termodynamické rovnováhy) termodynamické soustavy je vhodně zvolená termodynamická veličina, charakterizující v daných podmínkách termodynamickou rovnováhu. Podle těchto podmínek může takovou veličinou být entropie (při rovnovážných procesech neroste), ale zpravidla je to vhodný termodynamický potenciál:[2]

  • Pro izolované uzavřené termodynamické systémy (nekoná se objemová práce a neprobíhá tepelná ani látková výměna s okolím) je stabilní rovnovážný systém charakterizován minimem vnitřní energie.
  • U systémů s tepelnou výměnou s okolím je situace složitější:
    • Pro systémy, u kterých je udržována konstantní teplota (běžné fyzikálně-chemické systémy v termostatu nebo v přímém kontaktu s ohřívačem/chladičem) a nekoná se objemová práce a neprobíhá látková výměna s okolím, je stabilní rovnovážný systém charakterizován minimem volné energie.
    • Pro systémy, u kterých je udržována konstantní teplota a tlak (běžné fyzikálně-chemické systémy při atmosférickém tlaku v termostatu nebo v přímém kontaktu s ohřívačem/chladičem) a neprobíhá látková výměna s okolím, ale koná se objemová práce, je stabilní rovnovážný systém charakterizován minimem Gibbsovy energie.

Pro soustavy s probíhající látkovou výměnou je potřeba navíc uvažovat chemickou práci. Popis a zákonitosti ustálenosti takových soustav jsou předmětem teorie chemické rovnováhy.

Vhodné termodynamické potenciály lze definovat i pro soustavy, ve kterých působí elektrické a magnetické síly, tedy ve kterých se koná elektrická práce.[3]

Další významy[editovat | editovat zdroj]

Stabilita, stabilnost, ustálenost, rovnovážnost nebo stálost vlastností závisí na kontextu:

  • v přírodovědných a technických oborech, jako je optika, chemie, fyzika, elektrotechnika atd., jde o udržování určitých vlastností beze změny s časem,
  • ve společenskovědních a ekonomických oborech, jako je lingvistika, politika, ekonomika apod. jde o stálost vazeb, které zajišťují udržitelnost systému.

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. VYBÍRAL, Bohumil. Mechanika ideálních kapalin [online]. Hradec Králové: Vydavatelství MAFY. (Knihovnička fyzikální olympiády). Kapitola Plování pevných těles, s. 23-28. PDF. 
  2. MOORE, W.J. Fyzikální chemie. Praha: SNTL, 1981. 976 s. (česky) 
  3. KVASNICA, Jozef. Termodynamika. Praha: SNTL/SVTL, 1965. 396 s. (česky) 

Související články[editovat | editovat zdroj]