disszipatív struktúrák
Disszipatív struktúrák eredményeként saját belső instabilitás a rendszerben. Az önszerveződés folyamatok lehetséges a csere az energia és a tömeg a környezetet, azaz a. E., miközben fenntartja a jelenlegi állapot az egyensúly, ha a veszteségi veszteségeket kompenzálják kívül. Ilyen eljárásokat ismertetnek nemlineáris egyenletek makroszkopikus jellemzői.
Disszipatív struktúrák osztható:
Példák a temporális struktúrák periodikus, oszcilláló és a hullám folyamatok. Tipikus példák a térbeli szerkezetek: átmenet lamináris turbulens áramlás, az átmenet a diffúziós hőátadás konvektív mechanizmus. Reprezentatív példák: turbulencia, Benard sejteket, majd a szuperrács.
turbulencia fejlesztés kezdődik, amikor a Reynolds-szám a kritikus értékeket. Lamináris áramlás instabillá válik, amelynek helyhez oszcillációk sebességgel, majd egy bonyolultabb mozgást, egyre növekvő számú jellemző frekvenciák. Ez egy rendkívül összetett quasiperiodic mozgás néha dinamikus káosz.
Példák tér- és időbeli struktúrák lézeranyagot mód és oszcilláló kémiai reakció. A megjelenése koherens sugárzás a lézer pumpáló akkor jelentkezik, amikor a hatalom (energiabevitel) küszöböt. Az atomok vagy molekulák a dolgozó test a lézeres sugárzott ezen független egymástól, elkezdenek fényt bocsátanak ki egyszerre, egyetlen fázisban.
A fázisátalakulás fizika hirtelen változás a fizikai tulajdonságok egy folyamatos változást külső paraméterek. Nemegyensúlyi fázisátmenet határozza meg ingadozások. Ezek egyre növekszik, egyre nagyobb a skála a makroszkopikus értékeket. Az instabilitás lép fel, és nem lép be a rendezett állapot. Egyensúlyi fázisátalakulások különböző jellegű közös jellemzőit. Először is, rendelési annak köszönhető, hogy csökkenti a szimmetria által okozott megjelenése megszorítások miatt a további kötések (korrelációs) az elemek között. L. D. Landau 1937-ben javasolt általános értelmezését fázisátalakulások a 2. típusú, mint a változás szimmetria. Az átmeneti ponton szimmetria változik szakaszosan. Szintén közös tulajdon kinetikus fázisátmenetek jelenléte makroszkopikus alapvető változó, amely lehetővé teszi, hogy egyetlen leírást a rendelési folyamat - a rendparaméter. A fizikai értelmében a rendparaméter - ez korrelációs függvény, amely meghatározza a mértékű hosszú távú rendezettséget a rendszerben. [7,8]
Ismeretes, hogy a disszipatív struktúra - ez stabil, térben nem homogén szerkezetűek eredő fejlődését instabilitások homogén nem egyensúlyi disszipatív közegben. A kifejezés által javasolt I. Prigozhin (I. Prigogine). Egy példa a disszipatív szerkezetek szolgálhatnak Benard sejtek (váltakozó felszálló és leszálló konvekciós áramok a folyadékban), a rétegek a plazmában nem egyenletes eloszlása koncentrációjú kémiai. reaktorok Cirrus et al. jelenség. Az általános elmélet disszipatív struktúrák által megfogalmazott Turing (A. Turing) 1952-ben.
A legegyszerűbb modell disszipatív struktúra által leírt két dinamikus változók x, y, attól függően, hogy a t időt és egy térbeli koordináta r:
Rendszer (*) leírja a kinetikája nemlineáris folyamatok (Phys. Chem. Biol., És így tovább. D.), figyelembe véve a migrációs komponense x és y (különösen, mivel diffúzió) a szomszédos régióban a tér. Értékek Dx és Dy - diffúziós együtthatók, nemlineáris függvény P (x, y) és Q (x, y) leírják a növekedést és csökkenti az x és y komponenseket. Ha disszipatív szerkezetek vannak kialakítva a hossza a szegmens nem áteresztő végei, a határfeltételek r = 0, L. Formation disszipatív struktúra lehetséges a pályán. körülmények között.
. 1) az egyik változó (pl x) "autokatalitikus", a másik (y) - "csillapító". Ez azt jelenti, hogy a rendszer, linearizált közel a stacionárius állapotban [úgy, hogy] az érték pozitív és negatív. Az értékek és kell is a különböző jeleket. Ilyen körülmények között csak akkor hajtódik végre, termodinamikailag nem egyensúlyi nyílt rendszerek; terminológiája szerint a Prigogine, tartoznak területén a „nem-lineáris termodinamika.”
2) diffúziós együtthatója autokatalizátor kisebbnek kell lennie, mint a diffúziós koefficiense a csappantyú (m. E. Dx Amikor a körülmények (1) és (2) egy homogén, stacionárius állapotban elveszíti stabilitását kapcsolatban harmonikus zavarok egy bizonyos hullámhosszon összemérhető L. paraméterek értékei a rendszer (*), amelyben a csillapítás mértéke az említett perturbáció eltűnik úgynevezett bifurkáció, és a jelenség - a Turing elágazás. A rendszer kiválaszt egy korlátozott számú harmonikus módok külső zavarok (határesetben, egy), ami növelheti. A növekedés stabilizálódott tagok nemlineáris függvények P (x, y) és Q (x, y). Ha a paraméter értékek közel vannak a bifurkációs van kialakítva sima disszipatív harmonikus struktúra. Távol az elágazási ponttól vannak kontrasztos disszipatív szerkezetek, hogy áll keskeny szakaszok hirtelen változás autokatalitikus x változó, váltakozó széles részek simán változó változók. A fordított összefüggés a diffúziós koefficiens a rendszerben fordulnak elő autowaves. Az összes vizsgált modell disszipatív struktúrák két osztályba sorolhatók, amelyek összhangba hozzák katasztrófák, mint a „szeres” és a „szerelvény”. Class disszipatív struktúra határozza meg a számát szélsőértékében a funkciót. egy oldat. Egy szélsőséges esetben (széthúzható) kontrasztanyag disszipatív szerkezet tartalmaz egy több keskeny „csúcsok” autokatalitikus X változó (R), hosszú szakaszok elválasztva sima változása mindkét változó. Ha van két szélsőérték (összeszerelés), lehetőség van a kialakulását disszipatív struktúrák kontrasztos lépcsős alakja álló széles rétegei a magas és alacsony tartalma autokatalizátor; keskeny határ közöttük - a hirtelen változást fronton x (r). Időközzel L hosszúságú lehet több (sok) különböző időszakos struktúrák disszipatív megvalósítása minden döntés attól függ, a történelem egy disszipatív struktúra. A kontrasztos disszipatív szerkezetek általában igen érzékeny a inhomogenitások kis helyen, azonban előfordulhat, hogy elég stabil nem disszipatív periodikus struktúra (amelyben a sima részek különböző hosszúságú). Disszipatív struktúra elmélete használt minőségi leírását jelenségek önszerveződés jellegű. Különösen, hogy használják a biofizika, hogy leírja a spontán megjelenése test struktúrák a fejlődés során (a morfogenezis) térben nem egyenletes eloszlását az egyének a környezetben, és szerkezete a telepek számát a mikroorganizmusok. A disszipatív struktúra elmélete tartalmazza a lényeges része az elmélet szinergia és autowaves. [8,12]
Kapcsolódó cikkek