Cтраница 2
Далее приведены сведения о методике изучения центральной компоненты триплета Мандельштама - Бриллюена, распределение частот в которой отражает движения, обусловленные флуктуациями энтропии. Для однородной оцнокомпонентной жидкости ширина этой линии определяется температуропроводностью, для смеси основной вклад вносит процесс диффузии. Исследование этих процессов проводится с помощью методики, называемой спектроскопией оптического смешения. Это сравнительно новое направление, развившееся на грани между оптикой и радиотехникой. [16]
Это явление состоит в том, что при взаимодействии со средой интенсивного возбуждающего света гигантского импульса лазера и слабого, первоначально теплового, рассеяния на флуктуациях энтропии возникают интенсивные температурные волны. Взаимодействие этих волн с возбуждающим и рассеянным светом приводит к перекачке энергии из возбуждающего света в рассеянный и в температурную волну. [17]
Эта поправка к бриллуэновской теории рассеяния света твердыми телами была введена Ландау и Плачеком 34 которые показали, что она имеет особо существенное значение в случае жидких тел, у которых флуктуации энтропии гораздо больше, чем у твердых тел, и соответственно интенсивность несмещенной компоненты рэлеевской линии оказывается гораздо больше, чем в случае твердых тел. [18]
Эти флуктуации неподвижны в пространстве и потому не вызывают доплеровского смещения в спектре. Время жизни флуктуации энтропии определяется коэффициентом температуропроводности Я / рср, где К - коэффициент теплопроводности, а ср - удельная теплоемкость при постоянном давлении, отнесенная к единице массы. Таким образом, в спектре содержится центральная, или релеевская компонента, ширина которой Аюр пропорциональна коэффициенту температуропроводности. Спектр рассеянного света схематически представлен на фиг. [19]
Флуктуации первого типа распространяются в жидкости со скоростью звука. Изобарические же флуктуации ( флуктуации энтропии) в обычной жидкости не распространяются и рассеиваются благодаря теплопроводности. Рассеяние на этих флуктуациях не меняет частоты света. В результате линия рассеяния представляет собой триплет с несмещенной компонентой посредине. [20]
Условие адиаба-тичности распространения зависит от скорости затухания флуктуации энтропии, которая в свою очередь определяется процессами диффузии тепла. Распространение возмущения можно считать адиабатичным, если флуктуация энтропии, захватившая область длины волны, не успевает диссипировать за время порядка одного периода колебаний. [21]
Известно, что молекулярное рассеяние света дает информацию о флуктуационных неоднородностях плотности, возникающих в процессе теплового движения в среде. Различают флуктуационные движения двух типов: адиабатические флуктуации плотности и флуктуации энтропии. Первые из них можно описать суперпозицией гиперакустических ( дебаевских) волн. Вторые ( для чистых жидкостей) представляют собой быстро затухающие температурные волны. Здесь мы имеем дело фактически с тем же периодическим тепловым процессом, что и в зондовых методах, описанных в предыдущем параграфе; различие заключается лишь в том, что в первом случае эти волны создавались периодическим нагревом, а во втором - являются порождением теплового движения, тепловыми флуктуациями. Оба типа флуктуационных движений можно описать на основе единой схемы, рассматривая линейные возмущения среды в гидродинамическом приближении, с использованием континуальных уравнений гидродинамики и теплообмена. [22]
Возникшая флуктуация давления, которую можно рассматривать как локальное повышение или понижение давления, разумеется, не может застыть на месте в упругом теле, но побежит по объему вещества со скоростью распространения упругого возмущения. Флуктуации концентрации будут изменяться со скоростью, которая определяется коэффициентами диффузии, а флуктуации энтропии - со скоростью, определяемой коэффициентом температуропроводности вещества. [23]
Таким образом, принцип возрастания энтропии носит лишь статистический характер и от него возможны отклонения. Вероятность отклонения состояния системы от равновесного, в соответствии с последним соотношением, определяется величиной флуктуации энтропии. Чем больше флуктуация, тем менее вероятно отклонение с такой флуктуацией. [24]
Однако, к удивлению экспериментаторов, все спектральные измерения указывали, что, помимо дублета Бриллюэна - Мандельштама, в спектре присутствует третья, несмещенная компонента. Звуковые волны представляют собой флуктуации давления при постоянной энтропии. В общем случае следует учитывать также флуктуации энтропии при постоянном давлении. [25]
Интересно подробнее сравнить проблему термической устойчивости ( разд. Оказывается, что в обоих случаях устойчивость имеет разную природу. Термическая устойчивость связана с затуханием во времени флуктуации энтропии 62s, тогда как устойчивость по Гельмгольцу связана с затуханием флуктуации кинетической энергии ( 6v) 2 или 62 ( v2 / 2) [ ср. [26]
Формально ее появление можно объяснить, если в (48.1) вместо cos Cit стоит а ч - cos Пг. Другими словами, наличие несмещенной частоты со в дифрагированном свете обусловливается оптической характеристикой среды, которая не изменяется во времени по гармоническому закону, а является примерно постоянной. Такая постоянная составляющая оптической неоднородности возникает за счет флуктуации в среде, которые выравниваются за короткие по сравнению с периодом звуковой волны промежутки времени, в частности флуктуации энтропии, которые выравниваются посредством теплопроводности. [27]
Для таких величин, как энергия, объем и т.п., имеющих наряду с термодинамическим и чисто механический смысл, понятие флуктуации само собой очевидно. Оно нуждается, однако, в уточнении для таких величин, как энтропия и температура, определение которых неизбежно связано с рассмотрением тела в течение конечных интервалов времени. Пусть, например, S ( E, V) есть равновесная энтропия тела как функция его ( средних) энергии и объема. Мы будем понимать под флуктуацией энтропии изменение функции S ( E, V), рассматриваемой формально как функция от точных ( флуктуирующих) значений энергии и объема. [28]
Если будет доказано существование энтропийных возмущений cjW 10BAf0, то ограничения на б при меньших массах и отсутствие областей с антивеществом окажутся особенно существенными. При случайном заполнении Вселенной веществом и антивеществом на ранней стадии ( в равновесии) барионы и антибарионы сосуществуют при Т / ИрС2, кажется неизбежным появление областей с избытком барионов. Но возможна и другая картина. Предположим, что первично везде энтропия постоянна и везде есть избыток барионов. Движение вещества ведет к локальному появлению ударных волн, к росту энтропии и появлению флуктуации энтропии. После выравнивания давления пв зависит от координат, однородность утеряна, возникли флуктуации. Но эти флуктуации таковы, что везде ПвЬ, аннигиляции ( при 7V mpc2) не происходит. [29]