Equilibrio

Equilibrio, estado de un sistema cuya configuración o propiedades macroscópicas no cambian a lo largo del tiempo. Por ejemplo, si se introduce una moneda caliente en un vaso de agua fría, el sistema formado por el agua y la moneda alcanzará el equilibrio térmico cuando ambos estén a la misma temperatura. En ese punto, las propiedades macroscópicas del sistema (es decir, la temperatura del agua y de la moneda) no cambian a lo largo del tiempo. En mecánica, un sistema está en equilibrio cuando la fuerza total o resultante que actúa sobre un cuerpo y el momento resultante son nulos (véase Momento de una fuerza). En este caso, la propiedad macroscópica del cuerpo que no cambia con el tiempo es la velocidad. En particular, si la velocidad inicial es nula, el cuerpo permanecerá en reposo. El equilibrio mecánico puede ser de tres clases: estable, indiferente o inestable. Si las fuerzas son tales que un cuerpo vuelve a su posición original al ser desplazado, como ocurre con un tentetieso, el cuerpo está en equilibrio estable. Si las fuerzas que actúan sobre el cuerpo hacen que éste permanezca en su nueva posición al ser desplazado, como en una esfera situada sobre una superficie plana, el cuerpo se encuentra en equilibrio indiferente. Si las fuerzas hacen que el cuerpo continúe moviéndose hasta una posición distinta cuando se desplaza, como ocurre con una varita en equilibrio sobre su extremo, el cuerpo está en equilibrio inestable (véase Estabilidad).

Aunque la configuración o propiedades macroscópicas de un sistema en equilibrio no cambian con el tiempo, su configuración microscópica no es necesariamente estática. Por ejemplo, consideremos una reacción química reversible. En uno de los sentidos (reacción directa), las moléculas A y B reaccionan para formar las moléculas C y D; en el otro sentido (reacción inversa), las moléculas C y D reaccionan para formar las moléculas A y B. Un sistema así está en equilibrio cuando la velocidad de la reacción directa es igual a la velocidad de la reacción inversa; en este caso, las propiedades macroscópicas del sistema, esto es, las concentraciones de las moléculas A, B, C y D, no cambian con el tiempo. Sin embargo, desde el punto de vista microscópico, la configuración del sistema no es estática porque en todo momento se están produciendo la reacción directa e inversa. En general, las propiedades microscópicas de un sistema en equilibrio se compensan de forma que las propiedades a gran escala sean constantes.