3. Виды термодинамических систем.

1. Изолированная система – не обменивается с окружающей средой ни энергией, ни веществом.

Направление любого физико-химического процесса определяется характером взаимодействия системы с окружающей средой. dS/dt ≥ 0, где dS - энтропия

Стремление к увеличению энтропии- самопроизвольность процессов

1)смешение, растворение, взаимная диффузия,

2)смешение и разделение газов,

3)загрязнение и очистка особочистых веществ

4)необратимость процессов

2. Закрытая система – обменивается с окружающей средой энергией, но не обменивается веществом.

Процессы самопроизвольны, если ∆G = ∆H - T∆S <0, т.е.T∆S > ∆H и ∆S > ∆H/T

При ∆S < 0 возможна консервативная самоорганизация (при условиях, близких к термодин. равновесию).

1)кристаллизация

2)спекание, рекристаллизация в поликристаллических системах

3)полимеризация

4)нагрев

3. Открытая система – обменивается с окружающей средой как энергией, так и веществом.

dS/dt << 0, возможная диссипативная самоорганизация (при условиях, далёких от термодин. равновесия)

1)Поведение фотонов в лазерах

2)Поведение жидкости в турбулентных системах

3)Динамика биологических популяций

4. Самоорганизация. Флуктуация. Катастрофа. Бифуркация.

Самоорганиза́ция — процесс упорядочения в системе за счёт внутренних факторов, без внешнего специфического воздействия. Изучается синергетикой(наука о самоорганиз.). К самоорганизации способны открытые и закрытые системы

Есть 2 вида самоорганизации – 1) Консервативная (происходит при ∆S<0 в закрытых системах) – образование ДНК, кристаллизация

2) Диссипативная (происх. при dS/dt << 0 в открытых системах) – циркуляция потоков воды в океанах, либо воздуха в атмосфере.

Флуктуация — любое колебание или любое периодическое изменение.

Возникновение нового качества происходит на основании усиления малых случайных движений элементов – флуктуаций.

Можно сказать о "порядке через флуктуации". Таким образом, пороговый характер самоорганизации связан с переходом из одного стационарного состояния в другое.

Катастрофа – резкое, скачкообразное изменение, возникающее при плавном изменении внешних условий. Иначе говоря, катастрофа – потеря системой устойчивости. Пример – шарик, едва держащийся на краю.

Бифуркация - переход к новому состоянию при под действием флуктуации.

Можно отнести сюда пример с бутылкой – если кинуть её ровно на середину реки, течение которой принесет ее к разделению на 2 рукава, то в зависимости от случайного действия потоков воды в реке на бутылку, она поплывет в каком-либо направлении.

5. Дефекты кристаллического строения.

1)Точечные (нульмерные) – вакансии(отсутствие атома в крист. решетке), примесные атомы замещения(атом другого элемента в узле решетки), примесн. атом внедренния(м/у узлов крист решетки).

Механизмы движ. атомов: 1) прост. обменный(2 атома). 2) обменный циклический(4 атома), 3) вакансионный(из узла в место отуствия атома в узле), 4)межузельный(м/у узлами решетки)

2)Линейные (одномерные) – дислокации

Вектор сдвига… Краевая дислокация. Полож. краевая дислокация – перевернутая буква «Т», отрицательная – наоборот.

Винтовая дислокация…

Смешанная дислокация.

3)Поверхностные (двухмерные) – границы зерен, доменов, межфазные границы, нарушения поверхности…

4)Объемные (трехмерные) – трещины, раковины, поры, объемные примеси