▷ 정상상태란 무엇인가요?

이 기사에서는 정상 상태가 무엇인지, 다양한 과학 분야에서의 적용, 정지 상태와 과도 상태의 차이점에 대해 설명합니다.

정상상태란 무엇인가?

정상 상태 는 동작을 정의하는 모든 변수가 일정하게 유지되는 경우 시스템이 있는 상태입니다. 즉, 모든 변수의 값이 변경되지 않으면 시스템은 안정적인 상태에 있습니다.

수학적으로, 시간(t)에 대한 모든 속성(p)의 편도함수가 0이면 시스템이나 프로세스는 정상 상태에 있습니다.

$\cfrac{\partial p}{\partial t} = 0 \qquad \text{pour tous } t$

이는 다음 방정식이 이산적인 기간 동안 유효하다는 것을 의미합니다.

$p_t-p_{t-1} = 0 \qquad \text{pour tous } t$

물리학에서 정상상태는 시스템의 특성이 위치, 온도, 내부 에너지 등과 같이 시간에 따라 변하지 않는 상태로 정의됩니다. 그것들은 일정하게 유지됩니다.

그런 다음 적용 영역에 따라 정상 상태가 무엇을 의미하는지 살펴보겠습니다.

열역학에서 정상 상태란 개방계가 평형 상태에 있고 상태 변수(온도, 부피, 압력 등)가 변하지 않는 상태를 말합니다.

따라서 상태 함수(엔트로피, 엔탈피, 내부 에너지 등)는 시간이 지나도 변하지 않습니다. 따라서 정상상태에서 생성된 엔트로피는 최소화됩니다.

화학, 특히 화학 반응 연구에서 서로 다른 화합물의 농도가 시간이 지나도 변하지 않을 때 평형 상태에 도달합니다.

서로 다른 화학 원소의 혼합물을 사용하여 화학 반응이 수행될 때 반응의 서로 다른 원소의 농도는 시간이 지남에 따라 변합니다. 따라서 농도가 일정하게 유지될 때 평형 상태에 도달합니다.

기계 공학에서 정상 상태는 주기적인 힘이 기계 시스템에 가해지고 이를 정의하는 변수가 일정하게 유지될 때까지 일정 시간이 경과할 때 달성되는 평형 상태입니다.

예를 들어, 진자에 힘이 가해지면 진자와 공기 사이의 마찰로 인해 진자가 완전히 멈출 때까지 진동하기 시작합니다. 그러면 진자의 운동을 정의하는 모든 변수는 0이 되며 진자에 다른 힘이 가해지지 않으면 해당 값이 변경되지 않습니다.

전자공학에서는 과도 현상의 영향이 더 이상 중요하지 않을 때 시스템이 정상 상태에 있는 것으로 간주됩니다.

일반적으로 전자 시스템이 전류에 연결되어 작동을 시작하면 정상적인 작동 상태에 도달할 때까지 일정 시간이 소요됩니다.

따라서 전자 시스템이 언제 안정 상태인지 판단하는 것이 중요합니다. 일시적 상태인지 안정 상태인지에 따라 그 특성과 성능이 달라지기 때문입니다.

경제학에서 지역은 안정적인 수의 주민이 있고 소비도 안정적이며 인구의 소비가 해당 지역의 최대 수용력보다 적을 때 지역이 안정적인 상태에 있습니다.

Robert Solow와 Trevor Swan의 경제 모델에서 정상 상태는 총 자본 투자가 감가상각과 동일하고 경제가 경제적 균형에 도달할 때 발생합니다.

이 섹션에서는 정상 상태와 과도 상태의 차이점을 살펴보겠습니다.

비정상 상태 라고도 하는 과도 상태는 동작을 정의하는 변수가 시간에 따라 값이 달라지는 시스템의 상태입니다.

따라서 정상 상태와 과도 상태(또는 불안정 상태)의 차이는 변수가 일정한지 여부입니다. 정상 상태에서는 변수가 일정하게 유지되지만 과도 상태에서는 변수의 값이 변경됩니다.

대부분의 경우 정상 상태에 도달하려면 먼저 과도 상태를 거쳐서 특정 시간이 지나면 변수가 안정화되고 일정하게 유지되어야 합니다.