化学平衡とは?
反応が十分に進んで、もうそれ以上組成が変わらなくなった状態です。どの成分がどれだけ残るかを計算します。
高温の燃焼ガスがどこまで反応し切るか、\mathrm{CO_2}が分解して\mathrm{CO}になる割合などを、反応の速さを知らなくても見積もれます。
密閉した容器でガスを十分長く放置すると、組成はある決まった状態に落ち着きます。それが平衡組成です。
平衡反応器・クイック計算の「化学平衡」で使います。何を一定にするかを選べます:TP(温度・圧力一定)、HP(断熱・圧力一定 → 断熱火炎温度)、SP(エントロピー・圧力一定)。計算はCanteraの平衡ソルバーで行います。
温度・圧力一定では、各元素の量を保ったまま系のギブズエネルギー G を最小にする組成が平衡組成です。
\min_{n_i}\; G = \sum_i n_i \mu_i \quad \text{s.t.} \quad \sum_i a_{ki}\, n_i = b_k
\mu_i は化学ポテンシャル、a_{ki} は化学種 i に含まれる元素 k の原子数、b_k は元素 k の総量です。HP・SPでは、それぞれエンタルピー・エントロピーと圧力を固定して温度も同時に求めます。