Вопрос№22

Согласно второму началу термодинамики (1.1) изолированная физико-химическая система с течением времени стремится к состоянию равновесия, характеризуемому максимумом энтропии. Состояние равновесия выступает как своеобразная "приманка" для неравновесных состояний.
Открытые системы, обменивающиеся веществом и энергией с окружающей средой, также могут стремиться к равновесию. Однако граничные условия, наложенные на систему, не позволят ей достичь равновесия. В то же время открытые системы могут эволюционировать к состояниям, не зависящим от времени. Такие состояния называются стационарными.
Более точное определение стационарности было дано де Гроотом: термодинамическая система находится в стационарном состоянии j -го порядка, если из N независимых сил, действующих в системе, j искусственно фиксированы (постоянны)

а также отсутствуют потоки, сопряжённые с силами, не фиксированными искусственно

и все параметры системы принимают постоянные во времени значения. Таким образом, состояние термодинамического равновесия по де Грооту соответствует стационарному состоянию 0-го порядка, поскольку все потоки в состоянии термодинамического равновесия отсутствуют.
Стационарное состояние, к которому может эволюционировать открытая система, заведомо является неравновесным состоянием, в котором диссипативные процессы происходят с ненулевыми скоростями [4]. Но все величины, описывающие систему (температура, концентрация и др.), перестают в нём зависеть от времени. Не зависит от времени в стационарном состоянии и энтропия системы. В разделе "Характеристика производства энтропии" было показано, что в стационарном состоянии производство энтропии неравновесных систем компенсируется отрицательным потоком энтропии из внешней среды:

То есть, стационарность диссипативных процессов в системе поддерживается постоянным потоком извне вещества и энергии. Открытая система в теории систем — система, которая непрерывно взаимодействует с её средой. Взаимодействие может принять форму информации, энергии, или материальных преобразований на границе с системой, в зависимости от дисциплины, которая определяет понятие. Открытая система противопоставляется понятию изолированная система, которая не обменивается энергией, веществом, или информацией с окружающей средой.

Понятие открытой системы было формализовано, что позволило взаимосвязать теорию организмов, термодинамику и эволюционную теорию^[1]. Это понятие подробно анализировалось с появлением теории информации и впоследствии теории систем. Сейчас у понятия есть применения в естественных и общественных науках.

Дата добавления: 2015-08-27