18. Характеристики устойчивого и неустойчивого стационарного состояния системы. Диссипативная структура.

Состояние системы, при котором ее параметры не изменяются в течении длительного времени, но происходит обмен веществом и энергией с окружающей средой, называют стационарным.

Состояние системы называется стационарным, если величина энтропии не изменяется во времени dS = 0 (diS = - deS).

Энтропия системы в стационарном состоянии - стабильная, но не максимальная.

Градиенты и потоки сохраняются в системе.

Отличие стационарного состояния от равновесного заключается в том, что в этом состоянии макроскопические процессы не прекращаются, как в случае равновесного состояния, а идут с постоянной скоростью.

У

График зависимости ТdS/dt от h

Т – температура,

dS/dt – скорость производства энтропии,

h – како-либо показатель стационарного уровня системы

стойчивое стационарное состояние характеризуется тем, что при отклонении системы от стационарного уровня в ней возникают силы, стремящиеся вернуть ее в первоначальное положение. Появление неустойчивости в биологических системах можно рассматривать как новое их состояние, которое стабилизируется во времени и пространстве.

Диаграммы устойчивого (а) и неустойчивого (б) стационарных состояний в открытой системе.

Диссипативная структура- это устойчивое состояние, возникающее в неравновесной среде при условии диссипации (рассеивания) энергии, которая поступает извне. Диссипативная система характеризуется спонтанным появлением сложной, зачастую хаотичной структуры. Простыми примерами диссипативных структур являются ячейки Бенара, лазеры и биологические процессы. Диссипация энергии системы – это переход части энергии упорядоченного процесса в энергию неупорядоченного процесса, в конечном счете – тепловую.

• Если система выходит из стационарного состояния самопроизвольно, происходит увеличение энтропии.

• В результате в системе возникают процессы, которые стремятся возвратить её в стационарное состояние.

• Если изменения не превышают определенных пределов, то стационарное состояние может восстановиться, т.е. небольшие отклонения от стационарного состояния не ведут к необратимым изменениям.

19. Скорость продуцирования энтропии вблизи стационарного состояния системы. Теорема Пригожина.

Состояние системы, при котором ее параметры не изменяются в течении длительного времени, но происходит обмен веществом и энергией с окружающей средой, называют стационарным.

Состояние системы называется стационарным, если величина энтропии не изменяется во времени: dS = 0 (diS = - deS).

• Энтропия системы в стационарном состоянии - стабильная, но не максимальная.

• Градиенты и потоки сохраняются в системе.

Теорема Пригожина*

«В стационарном состоянии при фиксированных внешних параметрах скорость продукции энтропии в системе постоянна во времени и минимальна по величине» dS = min

*Пригожин Илья Романович (25 января 1917 г. – 28 мая 2003 г.)

Нобелевская премия по химии, 1977 г. («за работы по термодинамике необратимых процессов, особенно за теорию диссипативных структур»).