Cтраница 1
Стационарное слабо-неравновесное состояние открытой системы, в которой происходит необратимый процесс, характеризуется тем, что скорость возникновения энтропии имеет минимальное значение при данных внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния. Под текущим равновесием понимают стационарное неравновесное состояние открытой системы, устойчивое по отношению к малым отклонениям. [1]
Стационарное же слабонеравновесное состояние открытой системы, в которой происходит неравновесный процесс, характеризуется тем, что скорость возникновения энтропии имеет минимальное значение при данных внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния - это обусловливает максимальную структурированность открытой неравновесной системы ( согласованность поведения подсистем) при данных граничных условиях. Другими словами, система находится в состоянии с минимальным производством энтропии, характеризующимся много меньшим значением энтропии составляющих ее частиц ( подсистем), чем энтропия системы, находящейся в равновесном состоянии. [2]
Определим теперь распределение по состояниям открытой системы в термостате, называемое большим каноническим распределением Гиббса. [3]
С другой стороны, если интенсивность внешнего воздействия достаточно мала, состояние открытой системы близко к равновесному. Таким образом, при увеличении интенсивности воздействия происходит переход от теплового равновесия к турбулентному режиму. Зарождение турбулентности может происходить скачком либо, что особенно важно для нас в данном случае, занимать некоторый интервал значений параметров, характеризующих степень внешнего воздействия на рассматриваемую систему. Образование таких структур и представляет собой фактически явление самоорганизации в неравновесных открытых системах. [4]
Однако только в связи с последними успехами неравновесной термодинамики было показано, что в состояниях открытых систем, далеких от равновесия, с необходимостью протекают процессы с самоорганизацией и образованием упорядоченных в пространстве структур, повторяющих себя во времени. Имеются указания ( см. работу [51]) на то, что в еще более сложных системах возможно возникновение записи информации с помощью некоторого кода, который в дальнейшем, после его возникновения, управляет самовоспроизведением этих структур. [5]
Таким образом, хотя авторы и считают переход от ламинарного движения к турбулентному процессом самоорганизации, что соответствует точке зрения, разделяемой одним из авторов настоящего послесловия, вопрос о количественной характеристике степени хаотичности тех или иных состояний открытой системы остается нерешенным. Имеется лишь тепловое - хаотическое - движе ние атомов. [6]
Пригожиным [3], отражает инерционные свойства неравновесных систем: когда заданные граничные условия не позволяют достичь термодинамического равновесия, система останавливается в состоянии с минимальной диссипацией. Она была доказана для области линейной термодинамики. Стационарное слабонеравновесное состояние открытой системы, в которой происходит необратимый процесс, характеризуется тем, что скорость возникновения энтропии имеет минимальное значение при данных внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния. [7]
Принцип минимума производства энтропии - для открытых неравновесных систем, находящихся в стационарном состоянии, далеком от термодинамического равновесия - это стремление достичь состояния, аналогичного равновесному: когда существенные для описания системы параметры не изменяются во времени и dS / dt0, где dS / dtp - производство энтропии. Отличие равновесных систем от систем, далеких от термодинамического равновесия, заключается в том, что равновесные системы характеризуются максимальным неизменным во времени значением энтропии ( меры разупорядоченности внутренней структуры) - это обусловливает максимальную неупорядоченность поведения подсистем ( молекул, атомов, составляющих систему) и отсутствие структурированности. Стационарное же слабонеравновесное состояние открытой системы, в которой происходит неравновесный процесс, характеризуется тем, что скорость возникновения энтропии имеет минимальное значение при данных внещних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния - это обусловливает максимальную структурированность открытой неравновесной системы ( согласованность поведения подсистем) при данных граничных условиях. Другими словами, система находится в состоянии с минимальным производством энтропии, характеризующимся много меньшим значением энтропии составляющих ее частиц ( подсистем), чем энтропия системы, находящейся в равновесном состоянии. [8]
Установленная закономерность позволяет построить основы иерархической термодинамики, или макротермодинамики ( гетыерогенных систем), которая объединяет методы классической термодинамики - термостатики и макрокинетики сравнительно медленных, квазиравновесных процессов. Действительно, в общем случае функции состояния открытых систем, например, функции Гиббса и функция Гельмгольца, не могут достигать экстремальных значений в этих системах. [9]
В главе 7 было выведено основное кинетическое уравнение для матрицы плотности открытой системы, взаимодействующей с термостатом. Однако, как правило, реальные открытые системы взаимодействует с окружением, которое само находится в неравновесном состоянии. Поэтому актуальной задачей является разработка метода построения статистических ансамблей, представляющих состояние открытой системы, взаимодействующей с другими неравновесными системами. [10]
Теорема о минимуме производства энтропии, доказанная П Гленсдор-фом и И. Пригожиным [3], отражает инерционные свойства неравновесных систем: когда заданные граничные условия не позволяют достичь термодинамического равновесия, система останавливается в состоянии с минимальной диссипацией. Она была доказана для области линейной термодинамики. Стационарное слабонеравновесное состояние открытой системы, в которой происходит необратимый процесс, характеризуется тем, что скорость возникновения энтропии имеет минимальное значение при данных внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния. [11]