ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
- 27 -
d
σ/dτ ≤0. Это означает, что процессы в такой системе всегда действуют в
направлении, уменьшающем производство энтропии.
Одним из самых важных положений неравновесной термодинамики
является вывод о способности к самоорганизации неравновесных систем,
в которых возможен обмен энергией с окружающей средой. Причем дела-
ется парадоксальный вывод о том, что именно неравновесность служит
стимулом к упорядоченности. Это снимает противоречие между выводом
о тепловой смерти (всеобщем хаосе), который следует из второго начала
термодинамики и реальными процессами усложнения структур в природе.
Оказывается, что при превышении в неравновесной системе некоторого
порогового значений термодинамической силы изменяется характер соот-
ветствующего этой силе потока. Например, при превышении некоторого
порогового значения ламинарный поток жидкости становится турбулент-
ным, при определенном значении мощности накачки атомы, входящие в
состав лазера, начинают осциллировать в фазе, т.е. происходит когерент-
ное лазерное излучение. Общим для этих и других процессов, происходя-
щих в далеких от равновесия системах, является потребление из окру-
жающей среды отрицательной энтропии (негэнтропии). Что это такое,
станет ясно из следующего примера. Жизнь на Земле – это образование
упорядоченных структур с соответствующим понижением энтропии. За
счет чего это происходит? За счет потребления солнечной энергии с низ-
кой энтропией (высокой негэнтропией) и
″выбрасывания после перера-
ботки
″ такого же количества энергии, но с более высокой энтропией. Вы-
сокая негэнтропия солнечного излучения определяется высокой его тем-
пературой (6000К), а низкая негэнтропия потока энергии, уходящего по-
сле
″переработки″ с земли – температурой 300К (dS=dQ/T). Таким обра-
зом, Земля получает высококачественную энергию от солнца (с малой эн-
тропией), перерабатывает ее (рост энтропии) и выбрасывает ее в космиче-
ское пространство вместе с наработанной энтропией. Это и обеспечивает
жизнь на Земле.
Подводя итоги, следует отметить главное достижение неравновесной
термодинамики: объяснение самопроизвольных процессов образования
сложных структур из простых. Такие структуры (Пригожин назвал их
диссипативными) формируются в открытых системах, способных к обме-
ну с окружающей средой веществом и энергией. При этом второе начало
- 27 -
dσ/dτ ≤0. Это означает, что процессы в такой системе всегда действуют в
направлении, уменьшающем производство энтропии.
Одним из самых важных положений неравновесной термодинамики
является вывод о способности к самоорганизации неравновесных систем,
в которых возможен обмен энергией с окружающей средой. Причем дела-
ется парадоксальный вывод о том, что именно неравновесность служит
стимулом к упорядоченности. Это снимает противоречие между выводом
о тепловой смерти (всеобщем хаосе), который следует из второго начала
термодинамики и реальными процессами усложнения структур в природе.
Оказывается, что при превышении в неравновесной системе некоторого
порогового значений термодинамической силы изменяется характер соот-
ветствующего этой силе потока. Например, при превышении некоторого
порогового значения ламинарный поток жидкости становится турбулент-
ным, при определенном значении мощности накачки атомы, входящие в
состав лазера, начинают осциллировать в фазе, т.е. происходит когерент-
ное лазерное излучение. Общим для этих и других процессов, происходя-
щих в далеких от равновесия системах, является потребление из окру-
жающей среды отрицательной энтропии (негэнтропии). Что это такое,
станет ясно из следующего примера. Жизнь на Земле это образование
упорядоченных структур с соответствующим понижением энтропии. За
счет чего это происходит? За счет потребления солнечной энергии с низ-
кой энтропией (высокой негэнтропией) и ″выбрасывания после перера-
ботки″ такого же количества энергии, но с более высокой энтропией. Вы-
сокая негэнтропия солнечного излучения определяется высокой его тем-
пературой (6000К), а низкая негэнтропия потока энергии, уходящего по-
сле ″переработки″ с земли температурой 300К (dS=dQ/T). Таким обра-
зом, Земля получает высококачественную энергию от солнца (с малой эн-
тропией), перерабатывает ее (рост энтропии) и выбрасывает ее в космиче-
ское пространство вместе с наработанной энтропией. Это и обеспечивает
жизнь на Земле.
Подводя итоги, следует отметить главное достижение неравновесной
термодинамики: объяснение самопроизвольных процессов образования
сложных структур из простых. Такие структуры (Пригожин назвал их
диссипативными) формируются в открытых системах, способных к обме-
ну с окружающей средой веществом и энергией. При этом второе начало
