Artikel ini menjelaskan apa itu keadaan tunak, penerapannya dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan, dan juga apa perbedaan antara keadaan stasioner dan keadaan sementara.
Apa itu keadaan stabil?
Keadaan tunak (steady state) adalah keadaan dimana suatu sistem berada jika semua variabel yang menentukan perilakunya tetap konstan. Dengan kata lain, suatu sistem berada dalam keadaan stabil jika semua variabelnya tidak mengalami perubahan nilai.
Secara matematis, suatu sistem atau proses berada dalam keadaan tunak jika turunan parsial seluruh sifat-sifatnya (p) terhadap waktu (t) adalah nol.
Artinya persamaan berikut berlaku untuk periode waktu diskrit:
Dalam fisika, keadaan tunak didefinisikan sebagai keadaan suatu sistem ketika karakteristiknya tidak berubah terhadap waktu, seperti posisi, suhu, energi dalam, dll. mereka tetap konstan.
Aplikasi Keadaan Mantap
Kita kemudian akan melihat apa yang dimaksud dengan kondisi tunak menurut domain penerapannya.
Termodinamika
Dalam termodinamika, keadaan tunak (steady state) adalah keadaan dimana sistem terbuka berada dalam keadaan setimbang dan variabel keadaan (suhu, volume, tekanan, dan lain-lain) tidak berubah.
Dengan demikian, fungsi keadaan (entropi, entalpi, energi dalam, dll.) juga tidak berubah seiring waktu. Oleh karena itu, entropi yang dihasilkan dalam kondisi tunak adalah minimal.
Kimia
Dalam kimia, khususnya dalam studi reaksi kimia, keadaan kesetimbangan tercapai ketika konsentrasi senyawa kimia yang berbeda tidak berubah seiring waktu.
Ketika reaksi kimia dilakukan dengan campuran unsur-unsur kimia yang berbeda, konsentrasi unsur-unsur yang berbeda dalam reaksi berubah seiring waktu. Dengan demikian, keadaan setimbang dicapai ketika konsentrasi tetap konstan.
Mekanis
Dalam teknik mesin, keadaan tunak adalah keadaan setimbang yang dicapai ketika gaya periodik diterapkan pada sistem mekanis dan jangka waktu tertentu berlalu hingga variabel yang menentukannya tetap konstan.
Misalnya, ketika suatu gaya diberikan pada sebuah pendulum, ia mulai berosilasi hingga berhenti total karena adanya gesekan antara pendulum dan udara. Maka semua variabel yang menentukan gerak pendulum akan menjadi nol dan tidak akan berubah nilainya jika tidak ada gaya lain yang diterapkan pada pendulum.
elektronik
Dalam elektronika, suatu sistem dianggap berada dalam kondisi tunak ketika pengaruh transien tidak lagi signifikan.
Biasanya, ketika sistem elektronik dihubungkan ke arus listrik dan mulai beroperasi, sejumlah waktu tertentu berlalu hingga sistem tersebut mencapai kondisi pengoperasian normal.
Oleh karena itu penting untuk menentukan kapan suatu sistem elektronik berada dalam keadaan stabil, karena karakteristik dan kemampuannya akan berbeda tergantung pada apakah sistem tersebut dalam keadaan sementara atau stabil.
Ekonomi
Dalam perekonomian, suatu daerah dikatakan stabil apabila jumlah penduduknya stabil, konsumsinya juga stabil, dan konsumsi penduduknya kurang dari kapasitas maksimum daerah tersebut.
Dalam model ekonomi Robert Solow dan Trevor Swan, kondisi mapan terjadi ketika investasi modal bruto sama dengan depresiasi dan perekonomian mencapai keseimbangan ekonomi.
Keadaan stabil dan keadaan sementara
Pada bagian ini, kita akan melihat perbedaan antara keadaan tunak dan keadaan sementara.
Keadaan sementara , juga disebut keadaan non-stasioner , adalah keadaan suatu sistem di mana variabel-variabel yang menentukan perilakunya mengubah nilainya seiring waktu.
Oleh karena itu, perbedaan antara keadaan tunak dan keadaan sementara (atau keadaan tidak stabil) terletak pada apakah variabelnya konstan atau tidak. Dalam keadaan tunak variabel-variabelnya tetap konstan, namun dalam keadaan sementara variabel-variabel tersebut berubah nilainya.
Dalam sebagian besar kasus, untuk mencapai keadaan tunak, pertama-tama Anda harus melalui keadaan sementara, sehingga setelah waktu tertentu variabel-variabel tersebut menjadi stabil dan tetap konstan.