Синергетика для инженеров. Никитенков Н.Н - 19 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

18
Она указывает направление развития физической системы к устойчивому
стационарному состоянию.
В случае, если потоки энергии извне приводят систему в состояние
далекое от равновесия, то есть в случае открытых систем, прирост эн-
тропии за единицу времени в единице объема был назван Пригожиным
функцией диссипации, а системы, в которых функция диссипации отлична
от нуля, были названы диссипативными системами (от латинского слова
dissipatio – разгонять, рассеивать). В таких системах энергия
упорядоченного движения рассеивается – переходит в энергию неупорядо-
ченного движения и, в конечном счете, в тепло. Практически все системы в
природе являются диссипативными, поскольку трение, вязкость и другие
силы сопротивления приводят к диссипации (рассеянию) энергии.
Пригожин установил, что процессы, протекающие в системах, далеких
от равновесия, могут привести к образованию новых пространственно-
временных структур. При определенных условиях суммарное уменьшение
энтропии открытой системы за счет обмена потоками с внешней средой
может превысить ее внутреннее производство. Тогда появляется
неустойчивость предшествующего неупорядоченного состояния системы,
в ней возникают и могут возрасти до макроскопического уровня
крупномасштабные флуктуации, что и приводит к возникновению
упорядоченных структур. Образование этих структур происходит не из-за
внешнего воздействия, а за счет внутренней перестройки системы, поэтому
это явление получило название самоорганизации. При этом энтропия
системы уменьшается. Пригожин назвал упорядоченные образования,
возникающие в диссипативных системах в ходе неравновесных
необратимых процессов, диссипативными структурами.
Состояние текущего равновесия в системе должно поддерживаться
обменом системы веществом и энергией с окружающей средой,
компенсирующим потери на диссипацию. Для описания процессов
самоорганизации уже нельзя пользоваться представлениями линейной
термодинамики необратимых процессов. Несправедливыми оказываются и
линейные соотношения Онсагера между обобщенными силами и
потоками, так как формирование структур происходит вдали от
равновесия. Поэтому процессы самоорганизации описываются
нелинейными уравнениями для макроскопических функций.
На основании теории диссипативных структур ученые школы
Пригожина объяснили образование ячеек Бенара (см. раздел 3.1), переход
от ламинарного течения к турбулентному и ряд других гидродинамических
явлений. Ячейки Бенара являются классическим примером
упорядоченного образования, возникающего в диссипативной системе.
При подогреве тонкого слоя вязкой жидкости в плоском сосуде поток
тепла выводит эту жидкость из состояния равновесия. Пока система близка

Страницы