Химическая термодинамика в курсе неорганической химии. Гончаров Е.Г - 28 стр.

UptoLike

28
Математически условие устойчивости стационарных состояний с
минимальным производством энтропии записывается в виде неравенства
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 делает-
ся парадоксальный вывод о том, что именно неравновесность служит сти-
мулом 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 окружаю-
щей среды отрицательной энтропии (негэнтропии). Что это такое, станет
ясно из следующего примера. Жизнь на Землеэто образование упорядо-
ченных структур с соответствующим понижением энтропии. За счет чего
это происходит? За счет потребления солнечной энергии с низкой энтро-
пией (высокой негэнтропией) и
выбрасывания после переработки такого
же количества энергии, но с более высокой энтропией. Высокая негэнтро-
пия солнечного излучения определяется высокой его температурой
(6000К), а низкая негэнтропия потока энергии, уходящего после перера-
ботки с землитемпературой 300К (dS=dQ/T). Таким образом, Земля по-
лучает высококачественную энергию от солнца (с малой энтропией
), пере-
рабатывает ее (рост энтропии) и выбрасывает ее в космическое простран-
ство вместе с наработанной энтропией. Это и обеспечивает жизнь на Зем-
ле.
Подводя итоги, следует отметить главное достижение неравновесной
термодинамики: объяснение самопроизвольных процессов образования
сложных структур из простых. Такие структуры (Пригожин назвал их дис-
      Математически условие устойчивости стационарных состояний с
минимальным производством энтропии записывается в виде неравенства
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 делает-
ся парадоксальный вывод о том, что именно неравновесность служит сти-
мулом 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 окружаю-
щей среды отрицательной энтропии (негэнтропии). Что это такое, станет
ясно из следующего примера. Жизнь на Земле – это образование упорядо-
ченных структур с соответствующим понижением энтропии. За счет чего
это происходит? За счет потребления солнечной энергии с низкой энтро-
пией (высокой негэнтропией) и ″выбрасывания после переработки″ такого
же количества энергии, но с более высокой энтропией. Высокая негэнтро-
пия солнечного излучения определяется высокой его температурой
(6000К), а низкая негэнтропия потока энергии, уходящего после ″перера-
ботки″ с земли – температурой 300К (dS=dQ/T). Таким образом, Земля по-
лучает высококачественную энергию от солнца (с малой энтропией), пере-
рабатывает ее (рост энтропии) и выбрасывает ее в космическое простран-
ство вместе с наработанной энтропией. Это и обеспечивает жизнь на Зем-
ле.
      Подводя итоги, следует отметить главное достижение неравновесной
термодинамики: объяснение самопроизвольных процессов образования
сложных структур из простых. Такие структуры (Пригожин назвал их дис-
                                  28