Критерий устойчивости систем, далеких от равновесия

Биология » Концепции современного естествознания » Критерий устойчивости систем, далеких от равновесия

Об устойчивости неравновесных стационарных состояний вдали от равновесия можно судить по знаку избыточного производства энтропии: если знак отрицательный, система неустойчива, и, наоборот, положительный знак указывает на то, что стационарные состояния асимптотически устойчивы.

В настоящее время известно много примеров неустойчивых нелинейных систем, которые играют решающую роль в понимании динамических свойств материи, необычного характера протекания химических реакций, организации биологических систем и даже некоторых сторон жизни сообществ - от бактерий до человека.

Некоторые примеры неустойчивых, далеких от равновесия стационарных состояний:

Конвективная неустойчивость Бенара (1900). Слой жидкости между двумя горизонтальными пластинками с разной температурой. При пороговом значении разности температур появляются устойчивые конвективные ячейки, имеющие форму роликов. Соседние ролики вращаются в противоположных направлениях. При достижении нового порогового значения скорость образования и температура ячеек начинает периодически изменяться с постоянной частотой и предсказуемым образом.

Неустойчивость по Тейлору - жидкость между двумя концентрическими цилиндрами, причем внутренний вращается.

В обоих случаях бесформенная жидкость самопроизвольно организуется в форму роликов или шестигранников или же в слоистые структуры. Примечательно, что такая организация является следствием рассеяния энергии системы при сохранении неравновесности за счет постоянного притока притока энергии из внешней среды. Как только приток энергии прекращается, система возвращается к исходному состоянию.


Другое по теме:

Вскрытие
1. Расправить лапы и поместить крысу брюхом вверх в ванночку. 2. Пинцетом, оттягивая кожу на брюхе, ножницами сделать продольный разрез кожи на средней линии брюшной стороны тела от полового отверстия до подбородка (действовать осторожно ...

Введение. Две культуры как отражение двух типов мышления
Проблема двух культур: от конфронтации к сотрудничеству. Развитие личности и потребность в гармонии. Культура (от лат.: возделывание, воспитание, образование, развитие, почитание) - способ организации и развития человеческой жизнедеятель ...

О направлении самопроизвольных процессов
Теория устойчивости термодинамических систем носит в основном качественный характер. Положение монеты, лежащей на столе, устойчиво; стоящей на ребре -неустойчиво. Каждая термодинамическая система подвержена самопроизвольным возмущениям, ...