弛豫时间
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弛豫时间
在物理科学中,松弛通常意味着扰动系统恢复到平衡状态。每个松弛过程都可以按松弛时间 τ 进行分类。 松弛作为时间 t 函数的最简单的理论描述是指数定律 exp(−t/τ)(指数衰减)。
在简单的线性系统中
凝聚态物理
在凝聚态物理学中,弛豫通常被研究为对小的外部扰动的线性响应。 由于潜在的微观过程即使在没有外部扰动的情况下也是活跃的,因此还可以研究平衡状态下的弛豫,而不是通常进入平衡状态的弛豫(参见波动耗散定理)。
化学松弛法
在化学动力学中,弛豫方法用于测量非常快的反应速率。 最初处于平衡状态的系统会因参数的快速变化而受到干扰,例如温度(最常见)、压力、电场或溶剂的 pH 值。 然后通常通过光谱手段观察恢复平衡,并测量弛豫时间。 结合系统的化学平衡常数,这可以确定正向和反向反应的速率常数。
接近平衡的单分子一级可逆反应可以通过以下符号结构可视化:A → k B → k ′ A {displaystyle {ce {A}}~{overset {k}{ rightarrow }}~{ce {B}}~{overset {k’}{rightarrow }}~{ce {A}}} A ↽ − − ⇀ B {displaystyle {ce {A <=>; B}}}
换句话说,反应物 A 和产物 B 根据反应速率常数 k 和 k’ 相互形成。

为了求解 A 的浓度,认识到正向反应 ( A → k B {displaystyle {ce {A ->[{k}] B}}} ) 导致 A 的浓度随时间降低 ,而逆反应 ( B → k ′ A {displaystyle {ce {B ->[{k’}] A}}} ) 导致 A 的浓度随时间增加。
因此,d [ A ] d t = − k [ A ] + k ′ [ B ] {displaystyle {d{ce {[A]}} over dt}=-k{ce {[A ]}}+k'{ce {[B]}}} ,其中 A 和 B 周围的括号表示浓度。
如果我们说在 t = 0 , [ A ] ( t ) = [ A ] 0 {displaystyle t=0,{ce {[A]}}(t)={ce {[A] }}_{0}} ,并应用质量守恒定律。