Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое открытые системы, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое открытые системы, точки равновесия, поток энтропии , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Синергетика.
Дается понятие о производстве и потоке энтропии в открытых системах. Показывается, что для такой системы принципиально возможно уменьшение энтропии. Для описания таких процессов вводится функция диссипации, зависящая от потока оэнергии и силы, его вызывающей. Рассматриваются необратимые процессы в открытых системах. Все теоретические положения иллюстрируются конкретными примерами - космонавт в космическом корабле, человек в парилке, деление клеток.
I. Вклад в общее изменение энтропии открытой системы dS вносит сама система (diS) и окружающая среда (deS), т. е.
dS=diS+deS
II. В основе синергетики лежит положение о том, что изменение энтропии в открытой системе может быть меньшим нуля, а именно: dS < 0, если deS < 0, но |deS| > diS; и тогда возможно спонтанное развитие событий от хаоса к порядку (следствие из I)
III. Процессы, протекающие в открытых системах, могут быть описаны с помощью функции диссипации (производство энтропии в единицу времени в единице объема), что вводит в термодинамику время, которое до этого отсутствовало.
IV. Функция диссипации может быть определена для процессов, изучаемых в самых различных областях науки как произведение потока энергии на силу, его вызывающую.
V. В сопряженных системах, например, из двух компонентов, поток энергии в первой системе такой же, как и во второй (оба вызванны соответствующими силами), - теорема Онзагера.
VI. Если протекают одновременно несколько необратимых процессов, то в открытой неравновесной системе эти процессы сопряжены друг с другом, и могут приводить к появлению новых эффектов. Например, при наложении тепло- и электропроводности появляется термоэлектричество, а диффузии и теплопроводности - термодиффузия.
Рассмотрим теперь поведение открытых систем*, которые обмениваются с окружающей средой и веществом и энергией. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Изменение энтропии* такой системы складывается из внутренних изменений diS энтропии и ее притоком или оттоком в систему deS из-за теплообмена с окружающей средой и в результате обмена веществом. Следовательно, общее изменение энтропии открытой системы dS равно
dS=diS+deS (1)
Покажем, что знак производства энтропии diS 
0. Для этого окружим систему адиабатической* оболочкой, тогда прекратится приток или отток вещества и энергии, т. е. deS=0. Согласно второму началу термодинамики dS 0, формула (1) для такой системы примет вид dS = diS 0, т. е. diS всегда больше или равна нулю.
Знак deS может быть как положителен, так и отрицателен в зависимости от конкретных условий, т. е. приток энтропии может быть больше или меньше ее оттока. Поэтому согласно формуле (1) изменение энтропии в открытой системе может быть как больше, так и меньше нуля.
Рассмотрим возможные ситуации:
| deS > 0, diS 0 всегда, dS>0; |
 |
| deS < 0, но |deS| < diS, dS > 0 ; | |
| deS < 0, но |deS| > diS, dS < 0 ; | |
| deS < 0, но |deS| = diS, dS = 0. |
Следует обратить внимание на два последних случая: в открытой системе возможно состояние, когда энтропия не изменяется или даже уменьшается, т. е. показана принципиальная возможность самопроизвольного движения от хаоса к порядку. Этот вывод принципиально нов и открывает интересные перспективы в исследовании.
Пусть в системе нет производства энтропии, т. е. diS = 0, а имеется лишь поток теплоты, тогда
,
При одновременном производстве энтропии формула (1) примет вид
.
Второе начало термодинамики учит нас, что все естественные процессы сопровождаются возрастанием энтропии. Если рассматривать два процесса (производство энтропии и поток энтропии) в открытой системе при наличии связи между процессами, то возможен, как мы видели, противоестественный ход dS < 0. Простая иллюстрация этого принципа приведена на рисунке.
Рис.1.Два груза: а) - не связанные б) - связанные между собой
Два груза, не связанные между собой, стремятся упасть вниз (а); однако, если они соединены шкивом, то более легкий из них будет подниматься за счет тяжелого (б). Это своего рода механический аналог рассматриваемого явления о "противоестественном" течении процесса.
Прочтение данной статьи про открытые системы позволяет сделать вывод о значимости данной информации для обеспечения качества и оптимальности процессов. Надеюсь, что теперь ты понял что такое открытые системы, точки равновесия, поток энтропии и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Синергетика
Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про открытые системы
Комментарии
Оставить комментарий
Синергетика
Термины: Синергетика