Особенности термодинамики открытых систем
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
РЕФЕРАТ
Особенности термодинамики открытых систем
Понятие открытых систем
Открытые системы (О.С.) - термодинамические системы кинетики.
Наиболее простыми являются свойства О.С. вблизи состояния термодинамического равновесия. Если отклонение О.С. от термодинамического равновесия мало и её состояние изменяется медленно, то неравновесное состояние можно охарактеризовать теми же параметрами, что и равновесное: температурой, химическими . Энтропия О.С. в неравновесном (локально-равновесном) состоянии определяется, в силу аддитивности энтропии, как сумма значений энтропии отдельных малых элементов системы, находящихся в локальном равновесии.
Отклонения термодинамических параметров от их равновесных значений (термодинамические силы) вызывают в системе потоки энергии и вещества. Происходящие процессы переноса приводят к росту энтропии системы. Приращение энтропии системы в единицу времени называют производством энтропии .
Согласно второму началу термодинамики ). Стационарное неравновесное состояние играет в термодинамике О.С. такую же роль, какую играет термодинамическое равновесие для изолированных систем в термодинамике равновесных процессов. Энтропия О с. в этом состоянии удерживается постоянной, т.к. её производство компенсируется отводом от системы, но это стационарное значение энтропии не соответствует её максимуму, как в изолированной системе.
Наиболее интересные свойства О.С. выявляются при нелинейных процессах. При таких процессах в О.С. возможно осуществление термодинамически устойчивых неравновесных (в частном случае стационарных) состояний, далёких от состояния термодинамического равновесия и характеризующихся определённой пространственной или временной упорядоченностью (структурой), которую называют диссипативной, т.к. её существование требует непрерывного обмена веществом и энергией с окружающей средой. Нелинейные процессы в О.С. и возможность образований структур исследуются на основе уравнений кинетики химической реакций. В О.С. возможны также концентрационные волны сложного нелинейного характера.
Теория О.С. важна для понимания физико-химических процессов, лежащих в основе жизни, т.к. живой организм представляет собой устойчивую саморегулирующуюся О.С., обладающую высокой организацией как на молекулярном, так и на макроскопическом уровне. Подход к живым системам как к О.С., в которых протекают нелинейные химические <http://chemical-elements.info/