Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы эргодинамики и синергетики деформируемых тел. Ч.I. Основы физической механики деформируемых тел (состояние проблемы). Монография.pdf
X
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Основы механики деформируемых тел
- •1.1 Состояние проблемы и основные задачи механики деформируемых тел
- •1.2 Фундаментальная проблема механики деформируемых тел
- •1.3 Краткие сведения о напряжениях и деформациях
- •1.4 Зависимость между напряжениями и деформациями для упругого тела
- •1.6 Феноменологические уравнения состояния
- •1.7 Потенциальная энергия деформации
- •1.8 Критерии эквивалентности напряженно-деформированных состояний
- •1.5 Зависимость между напряжениями и деформациями в упругопластической области
- •1.9 Основные задачи теорий прочности и требования к критериям предельных состояний
- •Глава 2. Основы термодинамики деформируемых тел
- •2.1 Основные понятия термодинамики
- •2.2 Основные законы термодинамики
- •2.3 Основные термодинамические потенциалы деформации
- •2.4 Основные положения термодинамики необратимых процессов
- •2.5 Общие уравнения баланса
- •2.6 Локальные формы законов термодинамики
- •2.7 Феноменологические уравнения
- •2.8 Фундаментальные проблемы термодинамики необратимых процессов
- •Глава 3. Физические основы прочности
- •3.1 Кристаллическое строение твердых тел
- •3.2 Механические свойства идеальных кристаллов
- •3.2.1 Силы межатомных связей
- •3.2.2 Теоретическая прочность идеальных кристаллов
- •3.2.3 Основные направления развития физики прочности твердых тел
- •3.3 Термодинамические свойства идеальных кристаллов
- •3.4 Дефекты кристаллического строения
- •3.5 Термодинамические свойства несовершенных кристаллов
- •3.6 Движение дефектов
- •3.7 Зарождение, взаимодействие и уничтожение дефектов
- •3.8 Дислокационные представления о пластической деформации несовершенных кристаллов
- •3.9 Деформационное упрочнение несовершенных кристаллов
- •3.10 Структурные механизмы больших пластических деформаций
- •3.11 Предельная пластическая деформация и разрушение кристаллического материала
- •3.12 Дислокационные представления о разрушении
- •3.13 Актуальные проблемы физики прочности
- •4.1 Сущность и основное содержание проблемы разрушения твердых тел
- •4.2 Феноменологические параметры повреждаемости и критерии разрушения
- •4.3 Кинетика повреждаемости твердых тел
- •5.1 Термодинамические теории разрушения твердых тел
- •5.2 Структурно-энергетическая интерпретация процесса пластической деформации
- •5.3 Термодинамический параметр повреждаемости
- •5.4 Термодинамическое условие локального разрушения
- •5.5 Термодинамический критерий разрушения
- •5.6 Термодинамический анализ взаимной связи деформационных и энергетических характеристик процесса
- •5.7 Об энтропийном подходе
- •Литература
- •Приложение
- •Оглавление
- •Часть. II. Основы экспериментальной термодинамики и кинетики деформируемых тел [168]
- •Часть III. Основы эргодинамики деформируемых тел [169]

41
Глава 2. ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ ДЕФОРМИРУЕМЫХ ТЕЛ
Термодинамика – это фундаментальная наука об основной форме существования материи – энергии, обусловливающей все многообразие явлений в
природе. Термодинамика относится к области макрофизики и в настоящее время может быть разделена на термодинамику и на собственно термодинамику.
Первая занимается изучением свойств макроскопических систем, находящихся
в термодинамическом равновесии, и является наиболее развитой ветвью термодинамики. Эта область изучения равновесных систем, т. е. систем практически не изменяющихся во времени, аналогична разделу статики в механике, и
именно поэтому это направление часто называют термостатикой.
Однако большинство реальных процессов в природе являются необратимыми и неравновесными, протекающими во времени с определенной скоростью. В связи с этим в последнее полстолетие быстро развивается учение о так
называемых неравновесных (необратимых) процессах в макросистемах, образующее неравновесную термодинамику, которую, по существу, и следует называть, собственно, термодинамикой, где изучаются процессы, протекающие во
времени. Ниже приводятся краткие сведения и основные понятия, и законы
термодинамики [38, 58, 58 и др.].
2.1 Основные понятия термодинамики
Термодинамика является наукой о наиболее общих свойствах макроскопических систем, находящихся в различных состояниях, и о процессах перехода между этими состояниями.
Основные законы (начала) термодинамики являются обобщением многочисленных наблюдений и выполняются независимо от конкретной природы тел
и процессов, и поэтому носят универсальный характер фундаментальных и абсолютных законов природы. Обоснование законов термодинамики и выявление
границ ее применения дает статистическая физика.
В термодинамике макроскопическое тело (состоящее из достаточно
большого количества атомов или молекул), выделенное по какому-то признаку
из окружающей среды, называют термодинамической системой. В зависимости
от физико-химической природы и структуры, а также условий взаимодействия
с окружающей средой (телами), макроскопическое тело характеризуется различными свойствами, называемыми параметрами. Возможны два рода свойств
или параметров тела: макроскопические (температура, объем или плотность,
давление и др.) и микроскопические (координаты и скорость частиц, составляющих тело).
Совокупностью свойств (параметров) определяется физическое (термодинамическое) состояние тела. Если параметры состояния для всех точек тела (системы) одинаковы и не изменены во времени, то такое состояние системы назы-

42
вается равновесным; причем, эта неизменяемость параметров не обусловлена ка-
Q
( )
0=,...m,...,T,v,p
f
v
кими-либо внешними относительно данной системы процессами. Если это постоянство параметров поддерживается с помощью каких-либо процессов, то состояние системы является стационарным, а процесс – установившимся.
В результате различного рода взаимодействий с окружающей средой
термодинамическое состояние макроскопического тела изменяется. Интегральной и количественной мерой взаимодействия тела с окружающей средой
является количество теплоты
или работы W механических, химических,
электрических и других сил. В зависимости от конкретных условий, в которых
находится макроскопическое тело, интенсивность некоторых видов взаимодействия тела со средой может быть незначительной и ими можно пренебречь, если только они оказывают сравнительно малое влияние на изменение термодинамического состояния системы.
Термодинамическое состояние равновесной системы определяется несколькими взаимосвязанными параметрами состояния. Изменение одного из
них вызывает изменение других, так что между параметрами состояния существует определенная функциональная зависимость
, (2.1)
называемая уравнением состояния. Простейшими уравнениями состояния являются: уравнение Клайперона-Менделеева для идеального газа, уравнение Вандер-Ваальса для реального газа, а также реологическое уравнение состояния.
Наличие уравнения состояния приводит к тому, что для однозначной характеристики термодинамического состояния системы достаточно знания
только нескольких независимых параметров состояния, число которых зависит
от природы конкретного вещества. Набор их, в принципе, произволен и связан
с соображениями целесообразности. Например, для определения состояния
простейших макроскопических тел, однородных по массе и химическому составу, и постоянных во времени, достаточно знать две независимые переменные из трех (удельный объем
, давление p и температура T). При рассмотре-
нии других макроскопических тел возникает необходимость введения еще других параметров состояния (упругость, вязкость, концентрация химических элементов и др.). Однако вопрос о числе необходимых и достаточных параметров
является сложным. Получение же уравнений состояния, исходя лишь из одних
законов и уравнений термодинамики, невозможно и относится к компетенции
статистической механики и физической кинетики.
Под влиянием различных внешних воздействий (механических, термодинамических, химических, электромагнитных и др.) термодинамическая система
переходит из одного состояния в другое. Процесс перехода может быть равновесным (квазиравновесным) и неравновесным.
Процесс называется равновесным, если параметры состояния изменяются
бесконечно медленно, так что система все время находится в состоянии термодинамического равновесия. Равновесный процесс, представляя собой непрерывную цепь равновесных состояний, является обратимым – его можно совершить в обратном направлении, и при этом в окружающей среде не остается никаких изменений.

43
В действительности все реальные процессы, встречающиеся в природе,
T,v,p
являются, как правило, неравновесными, имеющими свои характерные особенности. Прежде всего, необходимо отметить, что параметры состояния, о которых шла речь выше, являются макроскопическими характеристиками вещества
в равновесном состоянии. Они всегда относятся к макроскопическому телу в
целом, так как подразумевается его термодинамическое равновесное состояние. При отсутствии термодинамического равновесия указанные параметры часто становятся неопределенными. В этом случае возникает необходимость рассматривать состояние макроскопического тела в локальных объемах (см.,
например, [6-62 и др.]).
Другой характерной особенностью неравновесных процессов является
то, что при изменении внешних параметров состояния (
и др.) с конечной
скоростью, переход макроскопического тела из одного равновесного состояния
в другое, соответствующее новым внешним параметрам, происходит не мгновенно и не с той скоростью, с которой изменяются внешние параметры, а с некоторым запаздыванием. Такие процессы называются релаксационными, а
время, необходимое для перехода макроскопического тела из одного равновесного состояния в другое, называют временем релаксации.
Релаксационный характер процессов перехода вещества из одного состояния в другое свидетельствует о том, что состояние макроскопического тела
изменяется во времени с конечной скоростью, переходя через ряд неравновесных состояний, и не является в этом случае однозначной функцией внешних
(макроскопических) параметров состояния.
Вследствие этого для описания неравновесного состояния макроскопического тела возникает острая необходимость в отыскании параметра, однозначно характеризующего мгновенное состояние элемента тела в процессе его перехода из одного состояния в другое, и получении кинетического уравнения
состояния, описывающего кинетику изменения термодинамического состояния
тела во времени.
Строго говоря, в процессе неравновесного перехода мгновенное термодинамическое состояние элемента тела является однозначной функцией внутренних (микроскопических) параметров состояния, среднестатистической характеристикой которых является плотность внутренней энергии. Следовательно, внутренняя энергия является универсальным параметром, однозначно и интегрально характеризующим термодинамическое состояние элемента тела не
только в равновесном, но и в неравновесном состояниях.
Получение же кинетических уравнений состояния не может быть осуществлено методами термодинамики и относится к компетенции статистической физики и кинетики. Однако эта задача настолько сложна, что к настоящему времени получены кинетические уравнения состояния для веществ, характеризующихся лишь слабыми междучастичными воздействиями (см., например, [63]). Предпринимались также неоднократные попытки получения кинетических уравнений состояния для твердых деформируемых тел (см., например, [28, 29]).

44
W
Q
dQ
dW
dQ
dW
dUdQdW ≡+
dU
U
U
dW
dQ
dU
dQdWdU +=
F
TS
TSFU +=
S
U
U
2.2 Основные законы термодинамики
Существуют два принципиально различных способа изменения состояния макроскопического тела: первый связан с работой внешних сил (механических, химических, электрических и др.)
отводом) теплоты
. В общем случае переход тела из одного состояния в дру-
; а второй – с сообщением телу (или
гое связан с сообщением системе некоторого количества теплоты
шением над телом работы внешних сил
ных начальном и конечном состояниях тела значения
. Как показывает опыт, при задан-
и
и совер-
существенно
зависят от пути перехода (процесса), следовательно, они (каждый в отдельности) являются функционалами. Другими словами, эти величины являются характеристиками не состояния тела, а совершаемого им процесса.
Из основного закона (первого начала) термодинамики – закона сохранения и превращения энергии – следует, что в случае незамкнутого процесса (когда тело не возвращается в исходное состояние) сумма
хотя и не
равна нулю, но, во всяком случае, не зависит от пути перехода между данными
состояниями. Следовательно,
представляет собой приращение величины
, имеющей в каждом состоянии тела вполне определенное значение, или, как
говорят, являющейся функцией состояния тела. Эта величина называется внутренней энергией тела.
Таким образом, основной закон термодинамики утверждает, что внутренняя энергия
является функцией состояния. С формальной точки зрения,
сущность основного закона термодинамики сводится к утверждению, что два
элементарных приращения
и
, не являющиеся полными дифференциа-
лами, в сумме дают дифференциал
, т. е.
. (2.2)
Внутренней энергией называют всю энергию, заключенную в системе.
Термодинамика не отвечает на вопрос, из каких видов энергии состоит внутренняя энергия. С формальной точки зрения, она разделяется на свободную
и связанную
, т. е.
,
где
– энтропия; T – температура.
С физической точки зрения внутренняя энергия есть сумма всех видов
энергии движения и взаимодействия частиц, составляющих систему. Сюда относятся: кинетическая (тепловая) энергия поступательного, вращательного и
колебательного движения атомов и молекул, потенциальная энергия атомномолекулярных взаимодействий, энергия внутриатомных и внутриядерных движений и взаимодействий частиц, энергия излучения и т.д. [59].
При рассмотрении макроскопического состояния тела с позиций статистической физики [63, 64], внутреннюю энергию элемента тела рассматривают
как сумму кинетической (тепловой) энергии
альной энергии
междучастичного взаимодействия, т. е.
e
движения частиц и потенци-
T

45
T
dUdUdU
e
+=
. (2.3)
U
00=U
U
∆
S
dS
ie
dSdSdS +=
e
dS
dS
dS
0=
i
dS
0>dS
e
dS
0≥dS
T
dQ
dS
e
=
dQ
T
dQ
dS ≥
TdSdWdU +=
n
X,...,XXX
321
++
Внутренняя энергия всегда известна с точностью до некоторой произвольной постоянной
, но это на практике не имеет существенного значения,
0
так как очень часто можно принять какое-то состояние тела за исходное, положив
и пользоваться только разностью внутренней энергии в двух состо-
яниях
.
Второй закон (начало) термодинамики формулируется как объединенный
принцип существования и возрастания некоторой функции состояния
ваемой энтропией системы. Изменение энтропии
можно записать как сум-
, назы-
му двух членов
, (2.4)
где
– энтропия, возникающая в самой системе.
i
Второй закон термодинамики утверждает, что величина
– энтропия, поступающая в систему из окружающей среды;
должна быть
i
равна нулю для обратимых (или равновесных) процессов
(2.5)
и положительной для необратимых (неравновесных) процессов
. (2.6)
Поступающая же из окружающей среды энтропия
, напротив, может
быть положительной, равной нулю или отрицательной, в зависимости от рода и
условий взаимодействия с окружающей средой
>
. (2.7)
0
dS
e
<
Из (2.4), (2.5) и (2.6) следует
. (2.8)
Это известная форма записи второго закона термодинамики.
Для замкнутых систем, которые могут обмениваться с окружающей средой только тепловой энергией, согласно теореме Карно-Клаузиуса
, (2.9)
где
– теплота, поступающая к системе из окружающей среды; T – аб-
солютная температура, при которой эта теплота воспринимается системой.
Из (2.4)-(2.6) и (2.9) следует, что для замкнутых систем
. (2.10)
Это соотношение представляет другую форму записи второго закона
термодинамики.
Введение понятия энтропии позволяет дать следующую запись первого
закона термодинамики
. (2.11)
Если термодинамическая система находится под воздействием различных сил
, которым соответствуют обобщенные координаты

46
n
x,...,x,x,x
321
, то работа, совершаемая над системой, может быть представлена
∑ ∑
==
n n
iii
dxXdWdW
1 1
1
TdSddu
−=
εσ
ij
σ
ij
ε
),,j,i( 321=
( )
0
σ
( )
0
ε
( )
i
σ
)(
i
ε
ii
d
dd
εσεσω
+=
00
3
TdSdddu
i
i
−+=
εσ
εσ
00
3
u
TSuF −=
ijij
TSuG
εσ
−−=
ijij
uH
εσ
−=
ij
σ
ij
ε
как сумма обобщенных элементарных работ
, (2.12)
с учетом (2.12) обобщенную запись первого начала термодинамики представим
в виде
n
+=
∑
. (2.13.1)
dxXTdSdU
ii
Применительно к условию деформирования твердых тел, в соответствии
с теорией упругости, уравнение (2.13.1) можно представить в виде
ijij
, (2.13.2)
где
и
– компоненты тензора напряжений и деформа-
ций соответственно.
Если в качестве основных инвариантов тензоров напряжений и деформаций принять инварианты: гидростатическое (среднее) напряжение
формацию
и интенсивность напряжений
и деформаций
плотность работы деформаций можно принять в инвариантном виде
. (2.14)
Здесь первое слагаемое представляет собой работу изменения объема, а
второе – изменения формы.
В соответствии с (2.14) уравнение первого закона термодинамики (2.11)
для деформируемого элемента твердого тела можно представить в виде
. (2.13.3)
2.3 Основные термодинамические потенциалы деформации
Для исследования термодинамических процессов, наряду с внутренней
энергией
и энтропией вводятся и другие характеристические функции или
термодинамические потенциалы:
свободная энергия Гельмгольца (изотермический потенциал)
; (2.15)
свободная энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал)
; (2.16)
и де-
, то
Если известны термодинамические потенциалы, то легко могут быть вычислены термодинамические функции, внутренняя энергия, энтропия, абсолютная температура, тензор напряжений
ствующие выражения приведены в табл. 2.1.
свободная энтальпия (изобарный потенциал)
. (2.17)
, тензор деформаций
. Соответ-

47
Исходными для вывода всех характеристических функций являются
TdSdWdu +=
TdSddu
ijij
−=
εσ
TdSdddu
ii
−+=
εσεσ
00
3
constv =
constT =
const
ij
=
σ
№
Термодинамический
Уравнение
Формулы связи
ческими потенциалами
1
Внутренняя энергия
( )
S,uu
ij
ε
=
S
ij
ij
u
=
∂ε
∂
σ
ij
S
u
T
ε
∂
∂
=
TSuF −=
,
ijij
TSuG
εσ
−−=
ijij
uH
εσ
−=
2
Свободная энергия
( )
T,FF
ij
ε
=
T
ij
ij
F
=
∂ε
∂
σ
ij
T
F
S
ε
∂
∂
=
TSFu +=
,
ijij
FG
εσ
−=
ijij
TSFH
εσ
−+=
3
Термодинамический
( )
G G T
ij
=
σ
,
T
ij
T
G
S
σ
∂
∂
−=
ij
ij
TSGu
εσ
++=
ijij
GF
εσ
+=
TSGH +=
4
Свободная энтальпия
( )
H H S
ij
=
σ
,
S
ij
ij
H
−=
∂σ
∂
ε
ij
S
H
T
σ
∂
∂
−=
ijij
Hu
εσ
+=
,
ijij
TSHF
εσ
+−=
TSHG −=
ij
σ
ij
ε
T
обобщенные уравнения термодинамики (2.11) и (2.13):
, (2.11)
, (2.13.2)
. (2.13.3)
Выведенные потенциалы зависят от того, какие ограничения накладываются на условия процесса (
,
,
и др.).
Таблица 2.1 – Термодинамические потенциалы для изотропных сред
п/п
потенциал
потенциал Гиббса
состояния
∂
ε
=
ij
∂σ
G
с другими термодинами-
,
,
,
,
,
ij
,
,
Примечание.
зора деформаций;
Термодинамические потенциалы и их следствия в инвариантной форме
представлены в табл. 2.2.
– составляющие тензора напряжений;
– абсолютная температура; S – энтропия.
,
,
– составляющие тен-

48
Таблица 2.2 – Термодинамические потенциалы для изотропных сред
№
Термодинамический
Уравнение состояния
Формулы связи с другими
тенциалами
1
Внутренняя
( )
S,,uu
i
εε
0
=
i
,S
u
ε
∂ε
∂
σ
=
0
0
3
1
0
ε
∂ε
∂
σ
,S
i
i
u
=
i
,
S
u
T
εε
∂
∂
0
=
TSuF −=
,
ii
TSuG
εσεσ
−−−=
00
3
ii
uH
εσεσ
−−=
00
3
2
Свободная энергия
( )
T,,FF
i
εε
0
=
i
,T
F
ε
∂ε
∂
σ
=
0
0
3
1
0
ε
∂ε
∂
σ
,T
i
i
F
=
i
,
T
F
S
εε
∂
∂
0
−=
TSFu +=
,
ii
FG
εσεσ
−−=
00
3
ii
TSFH
εσεσ
−−+
=
00
3
3
Термодинамический
( )
T,,GG
i
σσ
0
=
T,
i
G
σ
∂σ
∂
ε
−=
0
0
3
1
T,
i
i
G
0
σ
∂σ
∂
ε
−=
i
,
T
G
S
σσ
∂
∂
0
−=
TSGH +=
,
ii
GF
εσεσ
++=
00
3
ii
TSGF
εσεσ
+++
=
00
3
4
Свободная
( )
S,,HH
i
σσ
0
=
S,
i
H
σ
∂σ
∂
ε
=
0
0
3
1
S,
i
i
H
0
σ
∂σ
∂
ε
−=
i
,
S
H
T
σσ
∂
∂
0
=
ii
Hu
εσεσ
++=
00
3
TSHG −=
ii
TSHF
εσεσ
++−=
00
3
3
1
i
σ
ij
ε
п/п
потенциал
энергия
термодинамическими по-
,
,
,
,
,
,
потенциал Гиббса
Примечание.
энтальпия
( )
σσσσ
++=
3210
,
,
,
,
,
– гидростатическое напряжение;
,
,
– интен-
сивность напряжений;
– интенсивность деформаций.

49
2.4 Основные положения термодинамики необратимых процессов
Классическая термодинамика (термостатика) изучает термодинамически
обратимые, квазиравновесные процессы. Для неравновесных процессов она
устанавливает неравенство (2.10), которое лишь указывает на возможное
направление процессов. Для количественного изучения неравновесных процессов и определения их скоростей (в зависимости от внешних условий) применяется термодинамика необратимых (неравновесных) процессов [60-62 и др.].
В термодинамике необратимых процессов макроскопическое тело рассматривается как непрерывная сплошная среда (континуум), а ее параметры
состояния – как полевые переменные, т. е. непрерывные функции координат и
времени. Опираясь на подобную концепцию, помимо хорошо известных постулатов классической теории поля, в неравновесной термодинамике используется гипотеза локального или, так называемого целлюлярного равновесия, согласно которой предполагается, что элементы объема или массы (целлы)
сплошных сред можно рассматривать как равновесные системы, а их состояния
можно описывать при помощи параметров равновесного состояния, не учитывая различные необратимые процессы, происходящие внутри этих элементов
среды и между соседними элементами. Как следствие этого, сплошные среды в
неравновесном состоянии рассматриваются в качестве совокупности элементарных объемов, находящихся в различных равновесных состояниях, и поэтому неравновесные состояния таких систем могут быть описаны скалярными,
векторными или тензорными полями макроскопических параметров состояния,
которые, вообще говоря, зависят от координат и времени.
Чтобы воспользоваться параметрами состояния термостатики как полевыми величинами, необходимо переписать основные законы и уравнения равновесной термодинамики в форме локальных дифференциальных уравнений в
частных производных. Количественное описание неравновесных процессов
при таком методе заключается в составлении уравнений баланса для элементарных (локальных) объемов на основе законов сохранения массы, импульса,
энергии и энтропии, а также феноменологических уравнений (соотношений),
связывающих потоки полевых величин с термодинамическими силами (градиентами).
Изложение основ неравновесной термодинамики на языке классической
теории поля [60, 62] открывает широкие возможности для решения большого
круга задач механики и физики сплошных сред.
Основной задачей классической теории поля является исследование
дифференциальных уравнений в частных производных, которые справедливы в
эвклидовом пространстве для механических, термических и электромагнитных
параметров состояния, зависящих от пространственных координат и времени.
В классической теории поля для описания кинематики сплошных сред
используется два метода:

50
1. При материальном (его часто называют субстациональным) описании
V
A
t
V
∫
=
V
adVA
ρ
∫
=≡
V
adV
dt
d
dt
dA
A
ρ
A
A
A
V
∫ ∫
∂
∂
=
V V
dV
t
a
adV
dt
d
00
ρ
ρ
3210
dxdxdxV =
.x,x,x
321
A
a
a
координаты относятся к материальной точке («частице») в непрерывной среде;
в этом случае система отсчета движется вместе с континуумом.
2. При пространственном описании движение континуума определяется
относительно системы, фиксированной в пространстве; при этом задаются поля
скоростей и ускорений движущегося континуума.
На основе этих двух положений определяются общие уравнения баланса
полевых величин, в зависимости от того, какое описание мы выбираем, пространственное или материальное, получают локальную или субстанциональную форму уравнений баланса.
2.5 Общие уравнения баланса
Исходя из концепции теории поля [60, 62], в некоторой макроскопической
системе выделяют объем
тенсивную характеристику
, ограниченный поверхностью S. Произвольную экс-
и ее удельную величину a, отнесенную к единице
массы, рассматривают как полевую переменную, т. е. как функцию координат и
времени
имеющей объем
. Если полевая величина A распределена в макроскопической системе,
и плотность ρ, то полное изменение величины
, (2.18)
в зависимости от времени
, (2.19)
может быть вызвано, вообще говоря, двумя причинами [62]:
1) потоком величин
2) уменьшением или увеличением
внутрь объема Vили из него через поверхность S;
внутри объема V, которое связано с
существованием во внутренних точках макроскопического тела источников
или стоков величины
.
На основании этих двух положений определяется общее уравнение баланса. В зависимости от того, какое описание принимается, пространственное
или материальное, получают локальную или субстанциональную форму дифференциальных уравнений баланса.
Для получения общих уравнений баланса в локальной форме исходят из
того предположения, что объем
покоится относительно внешних (эйлеро-
вых) систем координат. В этом случае вместо (2.19) можно записать
где интегрирование производится по элементам объема
меняющим своего положения в системе координат
переноса в некоторой среде полевой величины
– локальной плотности потока полевой величины
можно описать вектором
, (2.20)
, не из-
Интенсивность
0
J
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
