Любая макроскопическая система

Cтраница 2

Нам известны их строение и взаимодействие. Физические законы, описывающие динамическое поведение этих микрообъектов ( законы классической и квантовой механики, электродинамики), также хорошо известны. Мы уверены в их справедливости применительно к поведению атомов любой макроскопической системы, будь то жидкость, твердое тело или живой организм. Казалось бы, этого в принципе достаточно для того, чтобы на основе известной микроструктуры макроскопической системы вывести ее наблюдаемые свойства. [16]

В реальных системах частицы взаимодействуют между собой и это взаимодействие необходимо учитывать при расчете термодинамических функций. Так как энергия данной частицы зависит от координат других частиц, частицы реальной системы нельзя считать статистически независимыми, и задача не может быть сведена к рассмотрению статистики в ц-пространстве. III, § 1), макроскопическую систему в целом всегда можно рассматривать как статистически независимую, поскольку энергия взаимодействия макроскопической системы с окружением пренебрежимо мала по сравнению с полной энергией системы. Получены общие статистические формулы, справедливые для любой макроскопической системы ( гл. [17]

Поясним сказанное на примере. Простейшей системой, состоящей из большого числа частиц, является газ, занимающий некоторый объем. Например, всего 1 см3 воздуха при нормальных условиях содержит 2 7 - 1019 молекул. Из-за движения молекул механическое состояние непрерывно изменяется. Однако опыт показывает, что при неизменных внешних условиях любая макроскопическая система рано или поздно приходит в стационарное состояние, при котором, несмотря на изменение механического состояния, такие макроскопические параметры, как, например, температура, плотность, давление, характеризующие макросостояние системы, остаются неизменными. [18]

Максвелловское распределение при разных температурах. [19]

Распределение Максвелла неоднократно и очень тщательно проверялось экспериментально. Опыт подтверждает правильность изложенных выше положений молекулярно-кинетической теории. Таким образом, метод исследования, рассмотренный в данном параграфе, оказался весьма эффективным. Однако он пригоден для изучения только идеального газа. В истории развития науки вслед за молекулярно-кинетической теорией были выработаны методы статистической физики, пригодные для изучения любых макроскопических систем. Основы этих методов были заложены в работах Дж. [20]

Поясним сказанное на примере. Простейшей системой, состоящей из большого числа частиц, является газ, занимающий некоторый объем. С точки зрения механики состояние такой системы определяется заданием положений и скоростей всех молекул газа, число которых в макроскопическом объеме огромно. Например, всего 1 см3 воздуха при нормальных условиях содержит 2 7 - Ю19 молекул. Из-за движения молекул механическое состояние непрерывно изменяется. Однако опыт показывает, что при неизменных внешних условиях любая макроскопическая система рано или поздно приходит в стационарное состояние, при котором, несмотря на изменение механического состояния, такие величины, как, например, температура, плотность, давление, характеризующие систему в целом, остаются неизменными. [21]

Мы упоминали также о том, что в простейших примерах бифуркация происходит, когда тривиальное опорное состояние становится неустойчивым. Но, поскольку уравнения (1.1), вообще говоря, сильно нелинейны, при исследовании их в пространстве параметров обнаруживается целая иерархия других неустойчивостей. Именно с такими каскадами неустойчивостей связаны сложные режимы и существование множества сценариев, о которых упоминалось в разд. Как мы уже подчеркивали там, разнообразие динамических режимов в макроскопической системе характерно для области, далекой от термодинамического равновесия. Наоборот, в пространстве параметров существует область, достаточно близкая к термодинамическому равновесию, в которой нелинейности, содержащиеся в уравнении (1.1), перестают играть роль независимо от того, какую систему мы изучаем. Динамические свойства любой макроскопической системы в этой области чрезвычайно упрощаются и перестают зависеть от выбора модели. Мы намеренно напоминаем здесь эти термодинамические результаты, поскольку на них особенно ясно видно четкое различие между двумя типами порядка в постоянной среде. [22]

Страницы: 1 2