含義
穩定態(steadystate),又稱穩態,定常態,是化學工程中的一個重要基本概念,貫穿於化學工程課程的始終。任何一個過程,無論是物理過程還是化學過程,都有穩定態與非穩定態之分。一般說來,非穩定過程比穩定過程更複雜多變,是客觀世界中普遍而常見的現象。
![穩定態](/img/2/852/wZwpmLwITOyQjN1cDMxcTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL3AzL2AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![穩定態](/img/0/cb6/wZwpmLyATO1ITM5YDNzEzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2QzLxIzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![穩定態](/img/f/bc5/wZwpmLwEzNzczM0UTM5IDN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL1EzL3EzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![穩定態](/img/e/6f3/wZwpmLyEjN5IzN1ETOwcTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLxkzL0MzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![穩定態](/img/1/1a0/wZwpmL3MjN3IDNzUDOwcTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL1gzL3YzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![穩定態](/img/0/cb6/wZwpmLyATO1ITM5YDNzEzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2QzLxIzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
任何事物,任何過程,都發生在空間,時間這個廣裹的四維空間之中。該過程的表征量(各種物理、化學參數)均是空間、時間的函式,可寫成 ,其中 是三維空間坐標值, 是時間,即在不同空間位置,不同的時間,過程表征量有不同的取值。各種過程有各自的表征量,如流動中的流速u,壓強p,傳熱中的溫度T,傳質中的濃度c,分壓p,反應過程中的轉化率 、濃度 等。所謂穩定態,是指過程發生的空間某一固定位置上( 一定)表征量的取值,不隨時間而變,保持一恆定值。數學描述為:
![穩定態](/img/b/40b/wZwpmLwQjNyUDN3gDOwcTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4gzLxgzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
反之,該點表征量的取值,若隨時間而變,稱為非穩態,描述為:
![穩定態](/img/2/c4f/wZwpmL4ITM0MjM3kTOwcTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL5kzL0czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
以上二式即為穩定態與非穩態的判據 。
判斷穩定態的注意事項
(1)穩定態不要求某參數的取值不隨空間位置而變,即允許它在不同的空間位置上可有不同的取值。
![穩定態](/img/b/40b/wZwpmLwQjNyUDN3gDOwcTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4gzLxgzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
(2)穩定態談及某一固定位置是任選的,即要求在研究範圍內的每一空間位置,都要滿足。
![穩定態](/img/0/588/wZwpmL3gDM3MDM4MDMwEDN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLzAzLzMzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
(3)穩定態是對待定過程而言的。構想這樣的例子,在連續流動的水管外某處間歇對其加熱。該處水流速恆定,而水溫T上升,這是穩定流動,卻不是穩定傳熱。不過,常見的穩定態,可認為適用多種過程。
(4)世上沒有絕對的穩定態,即不可能表征量的取值“永遠”不隨時間而改變,故只要在足夠長的時間範圍內,符合穩定條件,就可稱為穩定。例如工廠連續正常生產時是穩定的,但不能包括開車、停工期間。
穩定態在不同領域中的含義
環境水化學
在環境水化學中, 穩定態是指水體金屬溶解態中沒有電活性這一類的化學形態。其中有有機的和無機的洛合態與膠體態,它與不穩定態金屬構成了整個溶解態。通常用陽極溶出法測定不穩定態金屬的含量,再從溶解態金屬總含量中減去它,即為穩定態金屬的含量,故為間接的方法。
動力學
動力學中穩態是指反應速率不隨時間而變化的狀態。
傳輸原理
傳輸原理中穩態是指控制體中無物質或能量的增降的狀態。