химический каталог




Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций

Автор П.Гленсдорф, И.Пригожин

потоком свободной энергии. Принадлежат ли биологические процессы к этому состоянию? Это совершенно особая проблема, для решения которой потребуются новые идеи и дальнейшее изучение. Теперь несомненно одно, что важные биологические процессы протекают за пределом устойчивости термодинамической ветви, и, следовательно, не могут быть объяснены экстраполяцией от термодинамического равновесия.

Данная книга состоит из трех частей: первая (гл. 1—9) посвящена общей теории; вторая (гл. 10—13) — вариационной технике и гидродинамическим приложениям и, наконец, третья (гл. 14—17) — неустойчивости химических систем.

Читатели, интересующиеся в основном последней частью, в которой обсуждается возможное приложение к биологии, могут при чтении книги опустить вторую часть.

Французский философ Анри Бергсон [5] назвал второй закон термодинамики самым метафизическим из всех законов природы. Этог сомнительный «комплимент» можно отнести и к «обобщенной термодинамике», которую мы развиваем в этой книге.

Классическая термодинамика, в сущности, — теория «разрушения структуры». Производство энтропии можно даже рассматривать как меру «скорости» этого разрушения. Но классическую термодинамику необходимо каким-то образом дополнить отсутствующей в ней теорией «создания структуры».

Кроме производства энтропии в этом подходе введено производство избыточной энтропии, которое, по-видимому, должно характеризовать появление новых структур и их устойчивость. В случае химических реакций мы увидим, что устойчивость определяется совокупностью кинетических и термодинамических величин. Никакие утверждения не возможны без учета конкретной кинетики, поэтому следует рассмотреть специальные классы химических реакций (например, системы мономолекулярных реакций, кросс-каталитические реакции). Как следствие возникает большое число возможностей, что существенно отличается от универсального характера утверждений классической термодинамики о системах, стремящихся к равновесию.

*) Авторы имеют в виду состояния, лежащие далеко за пределом устойчивости термодинамической ветви. — Прим. ред*

Такое многообразие возможностей оказывается совершенно необходимым для описания различных ситуаций вдали от равновесия. Поток энергии может упорядочивать системы и уменьшать их энтропию (как в описанном выше случае неустойчивости, нарушающей симметрию); в других случаях он может увеличивать их энтропию. Он может также увеличивать производство энтропии добавлением нового механизма диссипации (как при неустойчивости Бе-нара) или же уменьшать его. В данной книге изучены примеры всех этих возможностей.

Важность теории устойчивости подчеркивалась в целом ряде исследований, относящихся к биологии, экономике и социологии. Например, у Вейсса [197]; «Рассматривая клетку как совокупность множества различных частей, можно обнаружить закономерность, которая проявляется в том, что поведение системы как целого (всей популяции) бесконечно менее изменчиво во времени, чем поведение ее частей». Это утверждение так же хорошо приложимо к клетке, как и к человеческому обществу. Несмотря на свойство устойчивости, изменение переменных может привести к новой форме организации. Во всех этих случаях мы имеем ситуации, которые соответствуют гораздо более неравновесным условиям, чем условия, изучаемые классической термодинамикой. Какой бы объект мы ни рассматривали, клетку или общество, каждый взаимодействует со своей средой, и обмен энергией и веществом является существенным элементом самого его существования.

Таким образом, подход, который мы развиваем в этой книге, сближает проблемы, принадлежащие широкому кругу дисциплин.

Хорошо известно, что наиболее детальный анализ «порядка», проведенный в физике, относится к равновесным случаям. Но мы должны распространить его на неравновесные явления. Согласно Вейссу [197], следует изучить «молекулярную экологию», т. е. проанализировать порядок с помощью динамики популяций и сравнить его с порядком в равновесных системах. Соотношение между этим порядком и случайностью совершенно отлично от равновесного случая. В ячеистой структуре, возникающей при термической неустойчивости, макроскопическое число молекул совершает упорядоченное движение за макроскопические времена. В равновесии это соответствовало бы вероятности, меньшей любой воображаемой.

Но даже временное поведение таких систем должно описываться по-новому. Мы уже указывали на связь между флуктуациями и неустойчивостью. Поэтому поведение системы должно содержать как детерминистический, так и статистический аспекты и, по крайней мере, с макроскопической точки зрения обладать некоторыми существенно непредсказываемыми свойствами.

Еще классическая термодинамика обогатила понятие времени, введя различие между обратимыми и необратимыми процессами. Теперь появляется еще один новый фактор — история последовательных неустойчивостей. Таким образом, эти системы приобретают «историческое» измерение. Их состояние больше не может описываться с помощью только значения переменных в данный момент, но н

страница 7
< 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
аренда авто такси москва
сименс автоматика официальный сайт
м видео интернет магазин-компьютерные столы
aerosmith гастроли 2017

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
(26.03.2017)