Кинетические свойства неравновесных систем и связь их с уравнениями потенциально-потокового метода

Jazyk: ruština
Rok vydání: 2014
Předmět:
Zdroj: Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки.
ISSN: 2072-3040
Popis: Актуальность и цели. В последние годы становится известным все боль­шее число сравнительно простых примеров (в физике, химии, биологии) спонтанного возникновения в неупо­рядоченных системах пространственных и временных структур, т.е. самоорганизации при необра­тимых процессах. Опыт показывает, что самоорганиза­ция не является универсальным свойством материи, а существует лишь при особых внутренних и внешних условиях; вместе с тем это свойство не связано с ка­ким-то особым классом веществ. Целью настоящей работы является рассмотрение физических и физико-химических свойств неравновесных систем, которые определяют особенности протекания этих процессов в этих системах, в том числе возникновения диссипативных структур и процессов перехода к ним, связь этих свойств с уравнениями потенциально-потокового метода, разработанного авторами ранее, а также связи потенциально-потоковых уравнений с современной неравновесной термодинамикой. Материалы и методы. Рассмотрение особенностей протекания неравновесных процессов в неравновесных системах, связь их с физическими и физико-химическими свойствами этих систем проводится на основе литературного обзора различных неравновесных процессов. Рассмотрение связи этих свойств с уравнениями потенциально-потоко­вого метода проводится на основе ранее опубликованных авторами статей, посвященных этому методу. Связь потенциально-потоковых уравнений с современной неравновесной термодинамикой проводится на основе сопоставления нулевого, первого, второго и третьего начал термодинамики с потенциально-потоковым методом. Результаты. На основе литературного обзора особенностей протекания неравновесных процессов в различных неравновесных системах в направлении, указываемом вторым началом термодинамики, был сделан вывод, что эти особенности определяются такими физическими и физико-химическими свойствами системы, называемыми кинетическими, от которых не зависят термодинамические силы, движущие эти неравновесные процессы. Это следует из экспериментальных данных относительно большого числа неравновесных систем и кинетической теории. Было показано, что кинетическими свойствами определяется матрица восприимчивостей неравновесной системы, входящая в потенциально-потоковые уравнения, характеризующая восприимчивость системы к термодинамическим силам. Наличие кинетических свойств неравновесных систем не следует из нулевого, первого, второго и третьего начал термодинамики, а потому является некоторым положением, дополняющим нулевое, первое, второе и третье начала термодинамики, а потенциально-потоковые уравнения математической формулировкой этого положения. Выводы. Особенности протекания неравновесных процессов в направлении, указываемом вторым началом термодинамики, определяется кинетическими свойствами неравновесной системы, от которых не зависят термодинамические силы в этой системе и которые определяют матрицу восприимчивостей потенциально-потоковых уравнений. Это является положением, дополняющим нулевое, первое, второе и третье начала термодинамики. Потенциально-потоковые уравнения математическая формулировка этого положения.
Background. In recent years it has been discovered more relatively simple examples (in physics, chemistry, biology) of spontaneous formation of disordered systems of spatial and temporal structures, i.e., self-organization in irreversible processes. The experience shows that self-organization is not a universal property of matter, and exists only in specific internal and external conditions, however, this property is not associated with any particular class of substances. The purpose of this paper is to examine physical and physico-chemical properties of non-equilibrium systems that determine the characteristics of these processes in these systems, including the formation of dissipative structures and processes of transition thereto, the relationship of these properties with the equations of the potential-streaming method developed earlier by the authors, and communication of the potential-streaming equations with modern non-equilibrium thermodynamics. Materials and methods. Consideration of the characteristics of the flow of non-equilibrium processes in nonequilibrium systems, their relationship with the physical and physico-chemical properties of these systems is based on a literary review of various non-equilibrium processes. Consideration of these properties’ connection with the equations of the potential-streaming method is based on the articles devoted to this method, previously published by the authors. The connection of the potential-streaming equations with modern nonequilibrium thermodynamics is drawn on the basis of compariing the zero, first, second and third laws of thermodynamics with the potential-streaming method. Results. Based on the literary review of the features of non-equilibrium processes in various non-equilibrium systems in directions indicated by the second law of thermodynamics, it was concluded that these features are determined by the physical and physico-chemical properties of the system, called kinetical, which do not depend on the thermodynamic forces driving these non-equilibrium processes. It follows from the experimental data on a large number of equilibrium systems and kinetic theory. It is shown that the kinetic properties determine the matrix of susceptibilities of a non-equilibrium system, included in the potential-streaming equations, characterizing the susceptibility of the system to the thermodynamic forces. The presence of the kinetic properties of non-equilibrium systems does not follow from the zero, first, second and third laws of thermodynamics, and in fact is some supplementary provision to the zero, first, second and third law of thermodynamics and the potential-streaming equations are a mathematical formulation of this provision. Conclusions. Special features of the non-equilibrium processes in the direction, indicated by the second law of thermodynamics, are determined by the kinetic properties of a non-equilibrium system, which do not depend on the thermodynamic forces in the system, and determine the matrix of susceptibilities of the potential-streaming equations. This is a position supplementing the zero, first, second and third law of thermodynamics. The potential-streaming equations are a mathematical formulation of this provision.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: