Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Декабря 2010 в 18:56, реферат
В настоящей работе исследуется самоорганизация различных систем аналитическими и численными методами.
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ
1. Закрытые и открытые термодинамические системы.
2. Нулевое начало термодинамики.
3. Первое начало термодинамики.
4. Второе начало термодинамики.
5. Обратимые и необратимые процессы.
6. Энтропия.
7. Третье начало термодинамики.
ГЛАВА 2
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПОЛОЖЕНИЯ СИНЕРГЕТИКИ.
САМООРГАНИЗАЦИЯ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ.
1. Общая характеристика открытых систем.
2. Диссипативные структуры.
3. Самоорганизация различных систем и синергетики.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ
1. Закрытые и открытые термодинамические системы.
2. Нулевое начало термодинамики.
3. Первое начало термодинамики.
4. Второе начало термодинамики.
5. Обратимые и необратимые процессы.
6. Энтропия.
7. Третье начало термодинамики.
ГЛАВА 2
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПОЛОЖЕНИЯ СИНЕРГЕТИКИ.
САМООРГАНИЗАЦИЯ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ.
1. Общая характеристика открытых систем.
2. Диссипативные структуры.
3. Самоорганизация
различных систем и
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА.
ВВЕДЕНИЕ.
Наука зародилась очень
давно, на Древнем Востоке, и затем
интенсивно развивалась в Европе.
В научных традициях долгое время
оставался недостаточно изученным
вопрос о взаимоотношениях целого и
части. Как стало ясно в середине
20 века часть может преобразовать
целое радикальным и
Из классической
термодинамики известно, что изолированные
термодинамические системы в
соответствии со вторым началом термодинамики
для необратимых процессов
Со временем открытия второго закона термодинамики встал вопрос о том, как можно согласовать возрастание со временем энтропии в замкнутых системах с процессами самоорганизации в живой и не живой природе. Долгое время казалось, что существует противоречие между выводом второго закона термодинамики и выводами эволюционной теории Дарвина, согласно которой в живой природе благодаря принципу отбора непрерывно происходит процесс самоорганизации.
Противоречие между
вторым началом термодинамики и
примерами
Как итог развития нелинейной
неравновесной термодинамики
В настоящей работе
исследуется самоорганизация
ГЛАВА 1
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ.
1. ЗАКРЫТЫЕ И ОТКРЫТЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ.
Всякий материальный объект, всякое тело , состоящее из большого числа частиц, называется макроскопической системой . Размеры макроскопических систем значительно больше размеров атомов и молекул. Все макроскопические признаки , характеризующие такую систему и ее отношение к окружающим телам, называются макроскопическими параметрами . К их числу относятся такие , например , как плотность , объем , упругость , концентрация , поляризованность , намогниченность и т.д. Макроскопические параметры разделяются на внешние и внутренние .
Величины , определяемые положением не входящих в нашу систему внешних тел , называются внешними параметрами , например напряженность силового поля ( так как зависят от положения источников поля - зарядов и токов , не входящих в нашу систему ) , объем системы ( так как определяется расположением внешних тел ) и т.д. Следовательно внешние поараметры являются функциями координат внешних тел. Величины, определяемые совокупным движением и распределением в пространстве входящих в систему частиц , называются внутренними параметрами , например энергия , давление , плотность , намогниченность , поляризованность и т.д. ( так как их значения зависят от движения и положения частиц системы и входящих в них зарядов ).
Совокупность независимых
макроскопических параметров определяет
состояние системы , т.е. форму ее
бытия . Величины не зивисящие от предыстории
системы и полностью
Внутренние параметры системы разделяются на интенсивные и экстенсивные .
Параметры не зависящие
от массы и числа частиц в системе
, называются интенсивными ( давление ,
температура и др.) . Параметры
пропорциональные массе или числу
частиц в системе , называются аддитивными
или экстенсивными ( энергия , энтропия
и др. ) . Экстенсивные параметры характеризуют
систему как целое , в то время
как интенсивные могут
По способу передачи
энергии , вещества и информации между
рассматриваемой системы и
1. Замкнутая ( изолированная ) система - это система в которой нет обмена с внешними телами ни энергией , ни веществом ( в том числе и излучением ) , ни информацией .
2. Закрытая система - система в которой есть обмен только с энергией .
3. Адиабатно изолированная система - это система в которой есть обмен энергией только в форме теплоты .
4. Открытая система
- это система , которая обменивается
и энергией , и веществом , и
информацией .
2. НУЛЕВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ .
Нулевое начало термодинамики
сформулированное всего около 50 лет
назад , по существу представляет собой
полученное «задним числом» логическое
оправдание для введения понятия
температуры физических тел . Температура
- одно из самых глубоких понятий
термодинамики . Температура играет
столь же важную роль в термодинамике
, как , например процессы. Впервые центральное
место в физике занял совершенно
абстрактное понятие ; оно пришло
на смену введенному еще во времена
Ньютона ( 17 век) понятию силы - на первый
взгляд более конкретному и «
3. Первое начало термодинамики.
Первое начало термодинамики устанавливает внутренняя энергия системы является однозначная функция ее состояния и изменяется только под влиянием внешних воздействий.
В термодинамике рассматриваются два типа внешних взаимодействий: воздействие , связанное с изменением внешних параметров системы ( система совершает работу W ), и воздействие не связанные с изменением внешних параметров и обусловленные изменением внутренних параметров или температуры ( системе сообщается некоторое количество теплоты Q ).
Поэтому , согласно первому началу , изменение внутренней энергии U2-U1 системы при ее переходе под влиянием этих воздействий из первого состояния во второе равно алгебраической сумме Q и W , что для конечного процесса запишется в виде уравнения
U2 - U1 = Q - W или Q = U2
- U1 + W
Первое начало формируется как постулат и является обобщением большого количества опытных данных .
Для элементарного процесса уравнение первого начала такого :
(Q = dU + (W
(Q и (W не являются полным дифференциалом, так как зависят от пути следования.
Зависимость Q и W от пути видна на простейшем примере расширение газа.
Работа совершенная системой при переходе ее из состояния 1 в 2 ( рис. 1) по пути а изображается площадью, ограниченной контуром А1а2ВА :
Wа = p(V,T) dV ; а работа при переходе по пути в - площадью ограниченную контуром
А1в2ВА:
Wb = p(V,T) dV.
Поскольку давление зависит не только от объема, но и от температуры, то при различных изменениях температуры на пути а и в при переходе одного и того же начального состояния (p1,V1) в одно и тоже конечное (p2,V2) работа получается разной. Отсюда видно , что при замкнутом процессе (цикле) 1а2в1 система совершает работу не равную нулю. На этом основана работа всех тепловых двигателей.
Из первого начала термодинамики следует, что работа может совершаться или за счет изменения внутренней энергии , или за счет сообщения системе количества теплоты . В случае если процесс круговой , начальное и конечное состояние совпадают U2- U1 = 0 и W = Q , то есть работа при круговом процессе может совершаться только за счет получения системой теплоты от внешних тел.
Первое начало можно сформулировать в нескольких видах :
1. Невозможно возникновение и уничтожение энергии .
2. Любая форма движения способна и должна превращаться в любую другую форму движения .
3. Внутренняя энергия является однозначной формой состояния .
4. Вечный двигатель первого рода невозможен .
5. Бесконечно малое
изменение внутренней энергии
является полным
6. Сумма количества теплоты и работы не зависит от пути процесса.
Первый закон термодинамики
, постулируя закон сохранения энергии
для термодинамической системы.
не указывает направление
4. ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ.
Второе начало термодинамики
устанавливает наличие в
Второй основной
постулат термодинамики связан так
же с другими свойствами термодинамического
равновесия как особого вида теплового
движения. Опыт показывает , что если
две равновесные системы А
и В привести в тепловой контакт
, то независимо от различия или равенства
у них внешних параметров они
или остаются по прежнему в состоянии
термодинамического равновесия , или
равновесие у них нарушается и
спустя некоторое время в процессе
теплообмена ( обмена энергией ) обе
системы приходят в другое равновесное
состояние. Кроме того , если имеются
три равновесные системы А,В
и С и если системы А и
В поразнь находятся в
Пусть имеются две системы . Для того , чтобы убедится в том , что они находятся в состоянии термодинамического равновесия надо измерить независимо все внутренние параметры этих систем и убедиться в том , что они постоянны во времени. Эта задача черезвычайно трудная . Оказывается однако , что имеется такая физическая величина , которая позволяет сравнить термодинамические состояния двух систем и двух частей одной системы без подробного исследования и внутренних параметров. Эта величина , выражающая состояние внутреннего движения равновесной системы , имеющая одно и то же значение у всех частей сложной равновесной системы независимо от числа частиц в них и определяемое внешними параметрами и энергией называется температурой .
Температура является интенсивным параметром и служит мерой интенсивности теплового движения молекул.
Изложенное положение
о существовании температуры
как особой функции состояния
равновесной системы
Иначе говоря , состояние
термодинамического равновесия определяется
совокупностью внешних
Р.Фаулер и Э.Гуггенгейм назвали его нулевым началом , так как оно подобно первому и второму началу определяющим существование некоторых функций состояния , устанавливает существование температуры у равновесных систем. Об этом упоминалось выше.
Итак , все внутренние параметры равновесной системы являются функциями внешних параметров и температур .(Второй постулат термодинамики).