Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Entropie v nerovnovážných soustavách Historický vývoj 30. léta 20. století: nerovnovážné děje (tepelná vodivost v krystalech) Ilya PrigogineLars Onsager.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Entropie v nerovnovážných soustavách Historický vývoj 30. léta 20. století: nerovnovážné děje (tepelná vodivost v krystalech) Ilya PrigogineLars Onsager."— Transkript prezentace:

1

2 Entropie v nerovnovážných soustavách

3 Historický vývoj 30. léta 20. století: nerovnovážné děje (tepelná vodivost v krystalech) Ilya PrigogineLars Onsager (1917–2003)(1903–1976)

4 vytvoření fenomenologického popisu nerovnovážných soustav studium soustav v okolí termodynamické rovnováhy i daleko od rovnováhy disipativní struktury oba oceněni Nobelovou cenou za chemii: Onsager v roce 1968 Prigogine v roce 1977

5 uzavřený systém otevřený systém energie částice

6 Lokální rovnováha V jakékoli části makroskopické soustavy můžeme definovat základní termodynamické veličiny (např. tlak, teplotu atd.). První a druhý termodynamický zákon i ostatní vztahy mezi termodynamickými veličinami platí pro libovolný elementární objem nerovnovážné soustavy.

7 Produkce entropie: Celková časová změna entropie: Odpovídá změně způsobené nevratnými ději uvnitř systému Podle druhého termodynamického zákona platí:

8 Vznik nerovnováhy např. nepatrné ochlazení určité části termodynamické soustavy vznik termodynamické síly, která způsobuje nerovnovážný tok tepla. Soustava se tak nevratným dějem dostane do blízkého okolí původního rovnovážného stavu.

9 Termodynamické toky a síly V blízkém okolí rovnováhy jsou vztahy mezi toky a silami lineární. Produkci entropie pak vyjadřujeme ve tvaru:

10 Příklad Vodičem prochází konstantní elektrický proud I, vzniká Joulovo teplo: Produkce entropie je: Termodynamický tok I je úměrný síle:

11 Příklad - pokračování Dosadíme-li z Ohmova zákona za musí koeficient splňovat rovnici: Mezi termodynamickou silou a tokem tedy platí lineární vztah

12 Stacionární stav Stav se po ustálení toku energie a částic do a z soustavy nemění, je na čase nezávislý. průtočné chemické soustavy buňka (buněčná membrána): difúze, osmóza Ve stacionárním stavu platí:

13 Teorém minimální produkce entropie Prigogine (1947): Nachází-li se otevřený systém v okolí termodynamické rovnováhy ve stacionárním stavu, nabývá celková produkce entropie minimální hodnoty.

14 Disipativní struktury Systém je v silně nerovnovážném stavu, daleko od termodynamické rovnováhy. Prudce roste počet možných stavů, které může zaujmout. Účinně disipuje (nevratně rozptylují) teplo a je schopný měnit své uspořádání. Příklady: chemické hodiny, katalytické reakce

15 Bifurkační diagram

16 Disipativní struktury - shrnutí Základní charakteristickou nerovnovážných systémů vzdálených od rovnováhy je, že vlivem fluktuací v nich může vznikat řád. Nestabilitu systému můžeme pokládat za výsledek fluktuace, která se objevuje nejprve v jeho malé části, pak se rozšiřuje a vede k novému makroskopickému stavu. c

17 Význam pojmu entropie v nerovnovážné termodynamice V otevřených systémech se místo změnou entropie zabýváme produkcí entropie. V blízkém okolí termodynamické rovnováhy nabývá celková produkce entropie v nerovnovážném stacionárním stavu minimální hodnoty. Při vývoji systémů vzdálených od rovnováhy dochází k výrazné disipaci tepla. S každou novou nestabilitou v nich roste produkce entropie.


Stáhnout ppt "Entropie v nerovnovážných soustavách Historický vývoj 30. léta 20. století: nerovnovážné děje (tepelná vodivost v krystalech) Ilya PrigogineLars Onsager."

Podobné prezentace


Reklamy Google