ВУЗ:
Составители:
68
жидкости сильно нагреть, то возникает разность (градиент) температур
ΔТ между нижней и верхней поверхностями (рис. 12). Такой темпера-
турный градиент называется инверсным, т.к. жидкость у нижней по-
верхности вследствие теплового расширения имеет меньшую плот-
ность, чем вблизи верхней поверхности. Из-за наличия силы тяжести
(mg) и выталкивающей силы Архимеда (ρgV) такая система оказывается
неустойчивой, поскольку легкий нижний и тяжелый
верхний слои стре-
мятся поменяться местами. Однако вследствие вязкости (внутреннего
трения) при небольших градиентах температуры движение не возникает
и тепло передается только путем теплопроводности. Лишь при дости-
жении некоторого критического значения температурного градиента
появляется конвекционный поток, обладающий характерной структурой
в виде шестиугольных ячеек, содержащих около 10
21
атомов. Внутри
ячеек жидкость поднимается вверх. А по краям опускается вниз. Такую
картину достаточно просто наблюдать при кипении воды в сосуде с тол-
стым дном.
Рис. 12. Эффект Бенара
Ячейки Бенара по сравнению со слабонеоднородным распределе-
нием параметров в покоящейся жидкости являются более высоко орга-
низованной структурой, возникающей вследствие коллективного дви-
жения молекул в жидкости. Поскольку система обменивается со средой
только теплом и в стационарных условиях получает (при температуре
Т
1
) такое же количество тепла Q, что и отдает (при Т
2
<Т
1
), то выходит,
что система отдает энергию среде (
ΔS = Q/T
1
– Q/T
2
<0). Другими слова-
ми, внутренняя структура или самоорганизация поддерживается за счет
поглощения отрицательной энтропии.
Считается, что ячейки Бенара, если говорить упрощенно, как бы в
миниатюре воспроизводят условия, необходимые для существования
жизни на Земле. Земля-матушка получает высококачественную энергию
ρ
1
Т
1
> Т
2
ρ
1
<
ρ
2
ρ
2
Т
2
Т
1
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 66
- 67
- 68
- 69
- 70
- …
- следующая ›
- последняя »
