Материал: [Ageev_E.P.]_Neravnovesnaya_termodinamika_v_vopros(BookSee.org)

Предисловие

В основелюбой физической теории лежат не формулы, а идеи и мысли. (А. Эйнштейн)

В докторской диссертации И. Р. Пригожина (1945 год) был выдвинут тезис — неравновесность может служить источником упорядоченности, — ставший руководящей идеей мощного потока последовавших публикаций. Среди них особое место занимали работы Брюссельской школы исследователей. Было показано, что переход к существенно неравновесным условиям, при которых проявляются нелинейные свойства систем, приводит к качественно новым типам решений дифференциальных уравнений, описывающих процессы зарождения и эволюции особого рода структур, названных И. Р. Пригожиным „диссипативными". Эти простран- ственно-временные структуры возникают в открытой термодинамической системе и поддерживаются за счёт потоков энергии и вещества.

Таким образом, физико-химия неравновесных процессов и состояний, а также теория нелинейных динамических систем в корне изменили наши представления о физической картине мира, заложив основы (по терминологии И. Р. Пригожина) „физики возникающего" и открыв, что неравновесность, нелинейность, кооперативность, сопровождаемые неустойчивостями и флуктуациями, в конечном счёте ответственны за поразительное многообразие форм и структур окружающей нас природы.

Освоение этой новой, увлекательной и захватывющей области естествознания следует начинать со знакомства с линейной термодинамикой неравновесных процессов, чему посвящено предлагаемое читателю пособие. В линейной области не возникают диссипативные структуры, в ней речь идёт о неравновесных в целом, но локально равновесных структурах, модифицированных внешними воздействиями. Следует подчеркнуть, что линейная термодинамика неравновесных процессов не только является логически оправданным введением в нелинейную термодинамику, но и решает важные самостоятельные задачи, в частности, по анализу сопряжённых явлений и выяснению взаимосвязи между различными процессами.

— 4 —

При написании пособия автор, будучи сотрудником кафедры физической химии химического факультета Московского университета, в основном имел 'в виду интересы и уровень подготовки студентов, аспирантов и молодых преподавателей химических специальностей. В пособии объём материала и круг рассматриваемых вопросов значительно шире раздела программы курса физической химии, посвященного неравновесной термодинамике.

В нём рассмотрены традиционные вопросы, связанные с определелением основных понятий, формулировкой постулатов и обсуждением закономерностей протекания процессов в однородных, прерывных и непрерывных термодинамических системах. Кроме того показано, как, исходя из формул неравновесной термодинамики, можно получить равновесные соотношения в отсутствии и при наличии внешних полей, рассмотрены явления переноса в растворах электролитов, а также электрокинетические явления, входящие в программу курса коллоидной химии. Чтобы сохранить доступность изложения для не вполне подготовленного читателя, автору пришлось формулировать и давать ответы на вопросы, не относящиеся непосредственно к неравновесной термодинамике, но необходимые для понимания обсуждаемого предмета. В результате материал изложен подробно, просто, и посуществу является элементарным введением в рассматриваемую область. Во всяком случае автор стремился к тому, чтобы заинтересованный читатель среднего уровня подготовки легко воспринимал большинство материала „в первом чтении".

Форма изложения в виде вопросов и ответов даёт возможность читателю выбирать интересующий круг вопросов, регулировать уровень их сложности, проводить самоконтроль своих знаний. Такая форма изложения наряду с очевидными достоинствами имеет и недостатки, связанные с тем, что не может заменить последовательное изложение монографий и учебников, дающих картину состояния данного раздела науки в целом.

Автор выражает глубокую благодарность Е.М.Кузнецовой, М. А. Голубу, Б. Б. Дамаскину, прочитавшим рукопись и сделавшим ряд замечаний.

Е. П. Агеев

О ~"

Список вопросов

Раздел 1. Понятия, определения и основные постулаты линейной термодинамики неравновесных процессов

1. Что такое состояние термодинамической системы? Выразите в математической форме, используя пространственную координату и время, различные состояния гомогенной термодинамической системы. (стр. 17)

2.Что такое термодинамический процесс? Дайте определение положительных, отрицательных, неравновесных1 и равновесных

процессов. (стр. 18)

3. Что означает термин „потерянная работа"? Каков её знакпри

4. В чем различие терминов „преобразование идиссипацияэнергии"? (стр. 20)

5.Приналичии равновесия термодинамические функции применяют для всей системы в целом. Можно ли аналогичным обра-

6. Что называют физически бесконечно малой величиной?

(стр. 21)

7. Что такое локальные макроскопические величины?

(стр. 21)

8. Что представляет собой локальное термодинамическое равно-

9. Каков порядок величины времени установления локального

10. Какова область применимости гипотезы о локальном равнове-

1 1 . Чему равны экстенсивные термодинамические функции локально равновесных систем? Имеет ли место в этих системах статистическая корреляция между флуктуациями термодинамических величин в различных элементах объёма?

(стр. 22)

— 6