ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
- 26 -
времени (например, постоянный градиент температур или разность давле-
ний). В этом случае создаются условия, при которых переменные характе-
ристики системы также перестают зависеть от времени.
В этом случае необходимо найти значение параметра, к которому
стремится неравновесная стационарная система. В классической термоди-
намике в состоянии равновесия система характеризуется максимальным
значением энтропии. А в неравновесном стационарном состоянии? Какая
из термодинамических функций состояния достигает своего экстремаль-
ного значения (максимума или минимума)?
Для неравновесных процессов второе начало термодинамики сфор-
мулировано в виде неравенства dS>0, означающего, что в такой системе
энтропия должна возрастать. В этом случае говорят о скорости увеличе-
ния энтропии
σ=dS/dτ, или сокращенно – о производстве энтропии. Тогда
второе начало термодинамики для неравновесных процессов запишется в
виде
σ≥0, т.е. производство энтропии отлично от нуля. В то же время в
стационарном состоянии характеристики системы не зависят от времени.
Это означает, что полная энтропия системы не меняется. Как совместить
оба эти обстоятельства? Только при условии, что система отдает
″изли-
шек
″ энтропии во внешнюю среду. В неравновесной термодинамике при-
нято считать, что в систему поступает отрицательная (негэнтропия), ком-
пенсирующая производство энтропии внутри системы. Поток отрицатель-
ной энтропии означает, что из окружающей среды энтропии поступает
меньше, чем отдается системой обратно в среду за тот же промежуток
времени.
Теперь можно вернуться к поставленному вопросу о термодинами-
ческой функции, которая достигает своего экстремального значения. От-
вет на этот вопрос дает теорема И.Пригожина, по которой в стационарном
неравновесном состоянии производство энтропии минимально. Эта тео-
рема о минимуме производства энтропии отражает внутреннюю устойчи-
вость неравновесных систем. Если термодинамическая сила фиксирована
и не позволяет системе достичь термодинамического равновесия (то есть
состояния, в котором энтропия не производится), то система стремится к
состоянию с минимальным производством энтропии.
Математически условие устойчивости стационарных состояний с
минимальным производством энтропии записывается в виде неравенства
- 26 -
времени (например, постоянный градиент температур или разность давле-
ний). В этом случае создаются условия, при которых переменные характе-
ристики системы также перестают зависеть от времени.
В этом случае необходимо найти значение параметра, к которому
стремится неравновесная стационарная система. В классической термоди-
намике в состоянии равновесия система характеризуется максимальным
значением энтропии. А в неравновесном стационарном состоянии? Какая
из термодинамических функций состояния достигает своего экстремаль-
ного значения (максимума или минимума)?
Для неравновесных процессов второе начало термодинамики сфор-
мулировано в виде неравенства dS>0, означающего, что в такой системе
энтропия должна возрастать. В этом случае говорят о скорости увеличе-
ния энтропии σ=dS/dτ, или сокращенно о производстве энтропии. Тогда
второе начало термодинамики для неравновесных процессов запишется в
виде σ≥0, т.е. производство энтропии отлично от нуля. В то же время в
стационарном состоянии характеристики системы не зависят от времени.
Это означает, что полная энтропия системы не меняется. Как совместить
оба эти обстоятельства? Только при условии, что система отдает ″изли-
шек″ энтропии во внешнюю среду. В неравновесной термодинамике при-
нято считать, что в систему поступает отрицательная (негэнтропия), ком-
пенсирующая производство энтропии внутри системы. Поток отрицатель-
ной энтропии означает, что из окружающей среды энтропии поступает
меньше, чем отдается системой обратно в среду за тот же промежуток
времени.
Теперь можно вернуться к поставленному вопросу о термодинами-
ческой функции, которая достигает своего экстремального значения. От-
вет на этот вопрос дает теорема И.Пригожина, по которой в стационарном
неравновесном состоянии производство энтропии минимально. Эта тео-
рема о минимуме производства энтропии отражает внутреннюю устойчи-
вость неравновесных систем. Если термодинамическая сила фиксирована
и не позволяет системе достичь термодинамического равновесия (то есть
состояния, в котором энтропия не производится), то система стремится к
состоянию с минимальным производством энтропии.
Математически условие устойчивости стационарных состояний с
минимальным производством энтропии записывается в виде неравенства
