химический каталог




Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций

Автор П.Гленсдорф, И.Пригожин

6 посвящены приложениям. Из множества проблем, к которым развиваемая теория может быть приложима, приведены только несколько примеров для иллюстрации некоторых характерных особенностей. В гл. 11 излагается теория термической неустойчивости слоев жидкости (задача Бенара). Наш критерий термодинамической устойчивости приводит сразу к тем же вариационным принципам для задачи Бенара, которые получены из анализа нормальных мод [28]. По нашему мнению, это соответствие иллюстрирует степень единства между термодинамическим и гидродинамическим методами, достигнутую в нашем подходе.

В гл. 12 рассмотрены более сложные задачи устойчивости слоев жидкости, такие, как устойчивость ламинарного потока и взаимное влияние потока и температурных градиентов на устойчивость. Эти примеры также являются хорошей иллюстрацией использования метода локального потенциала.

Совершенно отличный тип задач изучается в гл. 13, где рассматривается устойчивость распространения волны с конечной амплитудой в идеальной жидкости. Интересно, что производство избыточной энтропии (точнее, его обобщение, включающее инерциальные эффекты) возникает как знакоопреде ленная форма. Следовательно, проблема устойчивости может быть решена безотносительно к свойствам предельного состояния. В книге приведены примеры движения, зависящего от времени, которое может быть неустойчивым (волны сжатия). Таким образом, вполне допустимо, что решение макроскопических дифференциальных уравнений в частных производных (распространение волн) вполне корректно, но не соответствует никакому устойчивому физическому процессу.

Гл. 14—16 посвящены исследованию открытых химических систем. Нам кажется, что их изучение представляет особый интерес благодаря ряду неожиданных свойств и непосредственной связи результатов с биологическими проблемами. Вдали от равновесия в таких системах могут существовать колебания во времени около стационарного состояния. Могут также возникнуть или неустойчивости или ряд стационарных состояний, каждое из которых устойчиво в некоторой области.

Задачи о колебаниях изучаются в гл. 14. Первые модели периодических химических реакций были предложены уже давно [115, 193], но только за последние годы было накоплено значительное количество данных по низкочастотным химическим колебаниям, особенно в области биохимических реакций.

Как подчеркивается в гл. 14, существуют два типа химических колебаний. Первый тип соответствует колебаниям на «термодинамической ветви»; этот случай реализуется в модели Лотка — Воль-терра. Точнее, эта модель соответствует пределу бесконечного химического сродства. Другой тип соответствует колебаниям за пределом устойчивости термодинамической ветви. Это приводит к понятию «предельный цикл», введенному в теоретическую механику Пуанкаре в 1892 г. Такие предельные циклы представляют большой интерес, поскольку они являются прекрасным примером временного упорядочения, порожденного необратимыми процессами.

Химические неустойчивости, приводящие к пространственной организации, изучаются в гл. 15. Особый интерес представляют «неустойчивости, нарушающие симметрию», потому что они приводят к спонтанной «самоорганизации» системы, с точки зрения как ее пространственного порядка, так и ее функций. Здесь мы имеем пример того, что мы называем диссипативными структурами, соответствующими низкому значению энтропии. Они могут возникать в системах, в которых для установления внутреннего микроскопического порядка может осуществляться обмен энергией и веществом с внешней средой.

Существование таких диссипативных структур уже подтверждено как путем машинных, так и лабораторных экспериментов [141, 72]. Вдали от равновесия химические реакции могут компенсировать влияние диффузии и приводить к возникновению упорядоченных структур на макроскопическом уровне. Это факт первостепенной важности, который, по-видимому, открывает новые перспективы в классической термодинамике. Более того, требования, необходимые для получения неустойчивости вдали от равновесия, вполне совместимы с механизмом некоторых важнейших биохимических реакций, ответственных за поддержание биологической активности [158].

Другой интересный момент состоит в том, что число стационарных состояний открытой системы может сильно возрастать вдали от равновесия (гл. 16). Такое расширение возможностей имеет важное значение в биологических приложениях. В качестве иллюстрации изучается модель возбуждения мембраны, предложенная Влюменталем, Шанже и Лефевером [10], в которой кооперативное поведение вместе с необратимыми процессами вдали от равновесия приводит к новому типу «диссипативного» фазового перехода,

Все эти результаты показывают, что диссипация действительно может быть источником упорядочения как во времени, так и в пространстве. Вполне вероятно, что такое рассмотрение сможет в конечном счете уменьшить разрыв, существующий на сегодняшний день между биологией и теоретической физикой. Вдали от.равновесия и неустойчивости *) мы на самом деле имеем новое состояние вещества, порождаемое заданным

страница 6
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

Скачать книгу "Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций" (3.09Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
приточная установка litened 70-40 g1.31-1.1х30
моноколесо с выдвижной ручкой купить
заказать волейбольную форму асикс
acwcr1-3r3r/1h25-2h25

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(20.08.2017)