Неравновесного состояния

Следовательно, пластическая деформация вызывает неравновесное состояние металла.

Теорема о минимуме производства энтропии, доказанная П Гленсдор-фом и И. Пригожиным [3], отражает инерционные свойства неравновесных систем: когда заданные граничные условия не позволяют достичь термодинамического равновесия, система останавливается в состоянии с минимальной диссипацией. Она была доказана для области линейной термодинамики. Стационарное слабонеравновесное состояние открытой системы, в которой происходит необратимый процесс, характеризуется тем, что скорость возникновения энтропии имеет минимальное значение при данных внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния. При этом условие эволюции имеет вид dp<0, а текущего равновесия: p=min, dp^O. (Под текущем равновесием понимают стационарное неравновесное состояние открытой системы, устойчивое по отношению к малым отклонениям).

При сварке мало- и среднеуглеродистых сталей в околошовной зоне наблюдается увеличенный размер зерен. Их поперечный размер составляет 100—150 мкм в сравнении с 30—40 мкм .в основном металле. В литературе область, прилегающая к шву, носит название зоны неполного расплавления. Расчетное время пребывания в интервале температур ликвидус-солидус этой зоиы исчисляется секундами. Следовательно, в это время происходит аномально быстрый рост зерен. Причиной этого явления вероятно является значительная разность в уровнях свободной энергии твердой и жидкой фаз. Однако, рассуждая о системе в целом невозможно объяснить указанный факт. Поэтому, представляет интерес разработка физической модели процесса, учитывающей неравновесное состояние или градиент свободной энергии в системе.

2) И. данных- неизменяемость данных по отношению к нек-рым преобразованиям; независимость от фи-зич. условий преобразования. ИНВЕРСИЯ НАСЕЛЁННОСТЕЙ (ОТ лат. inversio - переворачивание, перестановка) - неравновесное состояние в-ва, при к-ром для одного типа атомов, ионов или молекул населённость уровней, соответствующих более высоким значениям энергии, оказывается выше, чем уровней с меньшей энергией. В любой системе И.н. создаётся внешним по отношению к этой системе источником энергии (см. Накачка). Система с И.н. всегда усиливает излучение за счёт преобладания процессов вынужденного испускания над процессами поглощения. Создание И.н. в активных средах - необходимое условие работы лазеров и др. приборов квантовой электроники.

физической системы- определяется в случае равновесия термодинамического значениями её макроскопич. параметров: темп-ры, давления, объёма, концентраций компонентов и т.п.; неравновесное состояние характеризуется наличием между макроскопич. частями системы перепадов (градиентов) темп-ры, концентрации и др. параметров. ТЕРМОДИФФУЗИЯ, тепловая диффузия,- перенос компонентов среды (газовой смеси, раствора), обус-ловл. наличием в среде градиента темп-ры. При Т. концентрация компонентов в областях пониж. и повыш. темп-р становится различной, что вызывает также и обычную диффузию. Используется, напр., для разделения изотопов.

Теорема о минимуме производства энтропии, доказанная П. Гленсдор-фом и И. Пригожиным [3], отражает инерционные свойства неравновесных систем: когда заданные граничные условия не позволяют достичь термодинамического равновесия, система останавливается в состоянии с минимальной диссипацией. Она была доказана для области линейной термодинамики. Стационарное слабонеравновесное состояние открытой системы, в которой происходит необратимый процесс, характеризуется тем, что скорость возникновения энтропии имеет минимальное значение при данных внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния. При этом условие эволюции имеет вид dp<0, а текущего равновесия p=min, dp=0. (Под текущим равновесием понимают стационарное неравновесное состояние открытой системы, устойчивое по отношению к малым отклонениям).

ющего точке /(.химическое соединение СиА12 переводится в раствор, в результате чего концентрация твердого раствора а, содержащего 0,5% Си (при 20° С), изменяется до К% при достижении температуры /кр. При этой температуре фаза Си А12 исчезает, и дальнейшее повышение температуры приводит лишь к гомогенизации твердого раствора. В практике термической обработки нагрев производят до температуры, несколько превышающей критическую. В зависимости от скорости охлаждения из твердого раствора вновь выделяется фаза СиА12 (медленное охлаждение, например, с печью), а при быстром охлаждении (например, в воде) фаза СиА12 не успевает выделиться, и при 20° С фиксируется неравновесное состояние сплава, представляющее собой пересыщенный твердый раствор меди в алюминии, в котором концентрация меди равна /(%. Происходящая в первом случае фазовая перекристаллизация контролируется процессами диффузии, т. е. реакцией

значения давлений, удельных объемов и, следовательно, разные значения температур. Отсюда неравновесное состояние в ри-диаграмме нельзя изобразить точкой, которая, как в случае равновесного состояния, характеризовала бы газ по всей его массе.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ — равновесное состояние (см. Равновесие термодинамическое) рассматриваемой термодинамич. системы или такое её неравновесное состояние, при к-ром каждая из макроскопич. частей системы находится в равновесном состоянии — т. н. локально равновесное состояние. См. также Уравнение состояния.

Между тем еще в 1935 г. советский ученый Э. С. Бауэр в своей «Теоретической биологии» высказал ряд соображений, близких к представлениям Шредингера, но выраженных иной терминологией. Бауэр сформулировал три основные особенности живых систем: самопроизвольное изменение состояния — они похожи на заведенные машины: аккумуляторы, часы и т. п.; противодействие внешним силам, приводящее к изменению первоначального состояния окружающей среды; постоянная работа против уравновешивания с окружающей средой. Первые две особенности встречаются и у других систем; а вот третья является отличительным признаком живых. Поэтому Бауэр назвал ее «всеобщим законом биологии», который имеет ясный термодинамический смысл: как в неживых системах устойчиво их равновесное состояние, так в живых устойчиво неравновесное. При этом носителем свободной энергии, которая может освобождаться при определенных условиях, является структура живых систем — за счет ее изменения и поддерживается их неравновесное состояние.

Таким образом, все, что происходит в природе, ведет к увеличению энтропии в той части мира, где это происходит, включая живые системы. Последние тоже непрерывно увеличивают свою энтропию, то есть производят положительную энтропию, и приближаются к опасному состоянию максимальной энтропии — смерти. Следовательно, неравновесное состояние живых систем поддерживается за счет извлечения ими из окружающей среды отрицательной энтропии — негэнтропии. Назначение обмена — освободиться от производимой положительной энтропии и извлечь отрицательную. Но чем выше энтропия, тем больше беспорядок, и наоборот. Поэтому извлечение отрицательной энтропии есть «извлечение порядка», повышение упорядоченности организма.

* При быстром охлаждении может не завершиться реакция образования химического соединения и останется часть первичных кристаллов В, не успевших прореагировать с жидкостью. При последующем охлаждении эти кристаллы также останутся непревращенными; по достижении эвтектической температуры сплав будет содержать уже четыре фазы, и величина степени свободы становится отрицательной (что невозможно). Из этого примера следует, что для неравновесного состояния правило фаз неприменимо. Если система не подчиняется правилу фаз (имеется больше фаз, чем этого следовало ожидать), это в первую очередь указывает на неравновесность состояния.

Чем шире зона мартенситных превращений, тем больше и объемы металлов, подверженных термодеформационным изменениям при сварке, следовательно, тем выше и суммарные напряжения структурно неравновесного состояния в этих участках.

неравновесного состояния диссипативной системы связан со способностью системы к самоорганизации. Самоорганизация как необратимый процесс является результатом способности неравновесности системы осуществлять бифуркационные переходы к новым состояниям (бифуркация спонтанный переход системы в новое качественное состояние при достижении критических условий (физическое понятие)).

Ю.Л. Климентович [18] доказал S - теорему и показал, что принцип минимума производства энтропии справедлив и в нелинейной области. Теорема позволяет оценить относительную степень упорядоченности неравновесного состояния системы и предсказать направление, в котором под влиянием внешнего воздействия изменяется термодинамический процесс, протекающий в открытой системе. В соответствии с S - теоремой принцип минимума производства энтропии утверждает, что при критических фазовых переходах через пороговые значения управляющих параметров происходит скачкообразное уменьшение энтропии (оно нормировано на постоянное значение средней кинетической энергии).

При движении реакционной системы из неравновесного состояния происходит изменение макроскопических термодинамических параметров. При этом нелинейный характер взаимодействия протекающих процессов может приводить к существенному локальному возрастанию этих параметров, часто скачкообразному. В связи с этим в некоторых локальных областях они могут достигать таких значений, которые приводят к фазовым переходам 1 рода с образованием новых кристаллических структур, ранее не наблюдавшихся в известных системах (V-C, V-Si-Se, V-Se-C). Данные фазы обладают новым комплексом функциональных свойств.

пасённой от источника пост, тока, напр, в электрич. конденсаторе или катушке индуктивности. Для Р.г. характерно чередование двух осн. стадий работы - запасания энергии от питающего источника пост, тока (напряжения) в реактивном накопителе (ёмкостном или индуктивном) и релаксации, когда запасённая энергия рассеивается в нелинейном и активных элементах Р.г. (в качестве нелинейных элементов обычно используются электронные приборы). К наиболее распространённым Р.г. относятся блокинг-генераторы, мультивибраторы, генераторы пилообразного напряжения, фантастроны и др. РЕЛАКСАЦИЯ (от лат. relaxatio - ослабление, уменьшение) - процесс постепенного перехода термодинамической системы из неравновесного состояния, вызванного внеш. воздействиями, в состояние равновесия термодинамического. Мерой быстроты Р. служит время Р.- промежуток времени, в течение к-рого отклонение к.-л. параметра, характеризующего систему, от его равновесного значения уменьшается в е=2,718 раза.

неравновесного состояния диссипативной системы связан со способностью системы к самоорганизации. Самоорганизация как необратимый процесс является результатом способности неравновесности системы осуществлять бифуркационные переходы к новым состояниям (бифуркация - спонтанный переход системы в новое качественное состояние при достижении критических условий (физическое понятие)).

Ю.Л. Климентович [18] доказал S -теорему и показал, что принцип минимума производства энтропии справедлив и в нелинейной области. Теорема позволяет оценить относительную степень упорядоченности неравновесного состояния системы и предсказать направление, в котором под влиянием внешнего воздействия изменяется термодинамический процесс, протекающий в открытой системе. В соответствии с S - теоремой принцип минимума производства энтропии утверждает, что при критических фазовых переходах через пороговые значения управляющих параметров происходит скачкообразное уменьшение энтропии (оно нормировано на постоянное значение средней кинетической энергии).

Для неравновесного состояния, т. е. такого, при котором газ не имеет по всей массе одного и того же значения давления и температуры (а следовательно, и удельного объема), выведенное характеристическое уравнение неприменимо.

РЕЛАКСАЦИЯ (от лат. relaxatio — ослабление, уменьшение) — процесс постепенного перехода термодинамической системы из неравновесного состояния, вызванного внеш. воздействиями, в состояние равновесия термодинамического. Примерами релаксац. процессов являются: постепенное изменение напряжений в теле при пост, его деформации (Р. напряжений); выравнивание неравномерно распределённой концентрации в р-рах и газовых смесях путём диффузии: выравнивание темп-ры в неравномерно нагретом теле путём теплопроводности; постепенное установление равновесной поляризации диэлектрика во внеш. электрич. поле (Р. в диэлектриках) и равновесной намагниченности магнетика во внеш. магнитном поле (Р. магнитная). Мерой быстроты Р. служит время Р.— промежуток времени, в течение к-рого отклонение к.-л. параметра, характеризующего систему, от его равновесного значения уменьшается в е = 2,718 раза.

Значение перепада давления Д2р определяется из условия равновесия парового пузыря с окружающей его жидкостью на основании принципа минимальности характеристических функций. В соответствии с этим принципом при переходе системы от неравновесного состояния к равновесному характеристическая функция, отвечающая условиям перехода к состоянию равновесия, стремится к минимально возможному для данного равновесного состояния значения. В состоянии равновесия дифференциал соответствующей . характеристической функции равен нулю. Кипение жидкости происходит при постоянных давлении и температуре. Этим условиям сопряжения системы с окружающей средой отвечает характеристическая функция, называемая свободной энтальпией или изобарно-изотермическим потенциалом Ф = Р+рУ. Здесь F — свободная энергия; р и V — давление и объем системы.