Cтраница 4
Однако в настоящее время нет строгой теории движения двухфазных систем, учитывающей полидисперсность дискретной фазы, ее концентрацию, вращение частиц и взаимодействие их между собой и со стенками канала, турбулентные пульсации несущей среды, а также процессы дробления, слияния конденсации и испарения, характерные для паро ( газо) жидкостных систем. Протекание процессов гидродинамики во многих аппаратах ( например, на тарелках абсорберов и ректификационных колонн, в барботажных реакторах, аппаратах с псевдоожижен-ным слоем и др.) усложняется еще тем, что здесь имеют место крупномасштабные флуктуации движения сред. Поэтому в этих условиях ( так же как при решении ряда других задач по движению и теплопередаче в двухфазных потоках) основные решения получены полуэмпирическими методами теории подобия. [46]
Особый интерес представляют флуктуации, длина волны которых значительно больше, чем характерный микроскопический масштаб ( межмолекулярное расстояние в жидкостях и длина свободного пробега в газах), а время затухания которых превышает время установления локального равновесия в малых, но макроскопических объемах, содержащих большое число частиц. Такие крупномасштабные флуктуации обычно называют гидродинамическими флуктуацииями, так как их эволюция со временем описывается уравнениями, аналогичными уравнениям гидродинамики. [47]
Представляет интерес удельная теплоемкость вблизи сверхпроводящего перехода. To же самое применимо, поэтому, и к энергии системы, которая, строго говоря, определяется значениями корреляционной функции ( а также ее производной по температуре) на расстояниях, не превышающих радиуса взаимодействия. Это очень важное наблюдение, оно показывает, что крупномасштабные флуктуации оказывают лишь слабое влияние на теплоемкость. [48]
Следует, однако, еще раз подчеркнуть, что физический смысл самих функций (8.2.20), (9.2.4) и входящих в них величин совершенно различен. Напомним, что локально-равновесное распределение Qi ( t) описывает состояние жидкости, задаваемое средними значениями базисных переменных ( am ( r)) f, зависящими от времени. Тем не менее, формальное сходство локально-равновесного распределения (8.2.20) с распределением (9.2.4) позволяет распространить термодинамические соотношения на крупномасштабные флуктуации. [49]
Статистический характер не противоречит также и возможности появления макроскопических флуктуационных состояний с меньшей энтропией. Феноменологические уравнения необратимых процессов не учитывают возможность появления флуктуации в системе. Они совместимы с принципом микроскопической обратимости только в том случае, если принять, что средняя эволюция локально-равновесных флуктуации отвечает следующей картине: в момент времени т TO возникает неравновесное флуктуацион-ное состояние с произвольно заданными значениями параметров а, затем оно начинает релаксировать к равновесию в соответствии с феноменологическими законами; эволюция флуктуации до этого момента ( т т0) определяется обращенным во времени ходом релаксации, которая имеет место после то - Естественно, что это представление может быть справедливо только для крупномасштабных флуктуации ( разд. Кроме того, оно предполагает быстрый спад вероятности флуктуации с увеличением отклонения от равцо-весия. [50]
В этом параграфе мы рассмотрим линейные гидродинамические флуктуации в неравновесных системах. Особый интерес представляют флуктуации в стационарных состояниях, порождаемых статическими возмущениями типа внешнего градиента температуры или сдвига скорости течения. Такие состояния относительно легко создать в эксперименте. Кроме того, крупномасштабные флуктуации в неравновесных стационарных состояниях обладают рядом интересных свойств, отсутствующих у равновесных флуктуации. Большинство этих свойств тесно связано с тем обстоятельством, что в стационарном неравновесном состоянии нарушена симметрия относительно обращения времени. Разумеется, здесь невозможно дать полное описание всех особенностей неравновесных флуктуации. Основная цель состоит в том, чтобы проиллюстрировать общий подход, развитый в предыдущих параграфах. [51]
Для исключения влияния возникающих граничных эффектов и был предложен метод периодических граничных условии, заключающийся в разбиении пространства на элементарные ячейки; в каждую такую ячейку помещали одинаковое число частиц порядка сотни, и относительные конфигурации этих частиц во всех ячейках считали одинаковыми. Этот метод позволяет программировать задачу. В ряде работ [14-16] получены грубые оценки его точности. Статистический же вес неучитываемых крупномасштабных флуктуации мал. [52]
![]() |
Система, на которую наложены периодические граничные условия. [53] |
Таким образом, рассматриваются произвольные конфигурации системы из малого числа частиц и в то же время исключаются поверхностные эффекты. Разумеется, рассмотрение макроскопической системы как совокупности подсистем одинаковой конфигурации является приближением; возможные конфигурации макроскопической системы учитываются при этом далеко не полностью. Действительно, в системе с периодическими граничными условиями возможны лишь флуктуации плотности внутри одной ячейки в то же время средняя плотность во всех ячейках одинакова. Все конфигурации, связанные с крупномасштабными флуктуациями, исключаются. Степень искажения результата зависит от того, насколько велик статистический вес конфигураций, которые не учитываются, и насколько отличны соответствующие этим конфигурациям значения М от величины М для учтенных конфигураций. [54]
![]() |
Система, на которую наложены перио-граничные условия. [55] |
Таким образом, рассматриваются произвольные конфигурации системы из малого числа частиц и в то же время исключаются поверхностные эффекты. Резумеется, рассмотрение макроскопической системы как совокупности подсистем одинаковой конфигурации жением; возможные конфигурации макроскопической системы ваются при этом далеко не полностью. Действительно, в системе с периодическими граничными условиями возможны лишь флуктуации плотности внутри одной ячейки; в. Все конфигурации, связанные с крупномасштабными флуктуациями, исключаются. Степень искажения результата зависит от того, насколько велик статистический вес конфигураций, которые не учитываются, и насколько отличны этим конфигурациям значения М от величины М для учтенных гураций. [56]
Пеппер предположил [1398], что речь идет о диполях, возможно обладающих короткодействующим потенциалом. Их число может на порядок величины превосходить суммарное количество положительных зарядов в окисле. Была высказана идея, что при нахождении электронов далеко от границы флуктуации создаются главным образом дальнодействующими потенциалами одиночных зарядов, а при приближении к границе доминирует вклад диполей. Подобная модель могла бы объяснить наличие крупномасштабных флуктуации и неидеальное поведение системы при умеренных NOK, сменяющееся идеальным либо в случае, когда NOK значительно превосходит число нейтральных центров, либо когда NOK мало, но No6eaH таково, что большая часть флуктуации обусловливается диполями. Для очень слабо легированных подложек такой переход может произойти при увеличении Л, поскольку No6eaM мало. Рассматриваемые нейтральные центры могут захватывать и дырки, и электроны [384], и было бы интересно исследовать влияние этого эффекта на процессы переноса. Одним из проявлений захвата дырок должно быть увеличение измеряемой на опыте плотности поверхностных состояний. [58]
Тогда подынтегральное выражение в (3.4.50) имеет сингулярности. Подобная ситуация возникает в неустойчивой плазме и требует особого изучения. Кроме очевидных математических сложностей, возникают физические проблемы, связанные с описанием неравновесного состояния неустойчивой плазмы. Дело в том, что неустойчивости порождают в плазме крупномасштабные флуктуации, для описания которых недостаточно одночастичных функций распределения. Чтобы получить более глубокое представление об этом интересном, но и весьма сложном разделе физики плазмы, читателю следует обратиться к специальной литературе. [59]
Из равенств (9.1.29) видно, что Ра аналогичен проекционному оператору Кавасаки-Гантона, введенному в разделе 2.3.2 первого тома, но он не зависит от времени. Важное значение имеет свойство (9.1.30); оно показывает, что оператор Ра оставляет неизменными как сами базисные переменные ftmk, так и любые функции от них. Иначе говоря, Ра осуществляет проектирование на пространство функций базисных переменных. Таким образом динамические переменные (9.1.24) ортогональны этому пространству, т.е. РаХ ( о) 0, и поэтому имеют смысл случайных микроскопических потоков, не связанных с крупномасштабными флуктуациями. [60]