ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Равновесные и неравновесные фазовые переходы Бифуркационные диаграммы из "Синергетика и фракталы. Универсальность механического поведения материалов " В классической термодинамике фазовым переходом называют переход вещества из одного фазового состояния в другое при изменении параметров, характеризующих термодинамическое равновесие. [c.35] Фазовые переходы I рода связаны с переходами, в процессе которых поглощается или выделяется теплота фазового перехода и первые производные энергии Гиббса по температуре, давлению и другим параметрам состояния меняются скачкообразно. [c.36] В синергетике рассматривают неравновесные фазовые переходы, которые связывают с потерей устойчивости менее организованного (или неупорядоченного) состояния с переходам в более упорядоченное состояние, т.е. с критическим состоянием системы в точках бифуркаций. Понятие бифуркаций -это математический образ перехода количественных изменений в качественные [21]. [c.36] Существует тесная связь между равновесными и неравновесными фазовыми переходами. Общим свойством фазовых переходов различных типов является их развитие в критических точках. Вблизи критических точек появляется область универсальности. Специфика критических точек заключается в том, что в этих точках небольшие возмугцения вызывают гигантский отклик системы, приводящий к качественным изменениям свойств среды. Явление внезапного, скачкообразного изменения состояния системы при плавно изменяющемся внешнем воздействии названо катастрофой, а теория, изучающая эти явления, теорией катастроф [21]. Теория катастроф не анализирует механизм явления. Но вместе с тем, она нашла широкое использование для исследования потери устойчивости упругих систем и для решения других задач в различных науках. [c.36] Задачей о потере устойчивости системы в виде колонны, нагруженной продольной силой, занимались Эйлер, Вернули и др. Одним из первых термин бифуркация (что означает раздвоение) ввел Якоби в 1834 г. Теория бифуркаций получила фундаментальное развитие в работах при решении различных задач нелинейного поведения систем. [c.40] Приведенные выше бифуркационные диаграммы являются простейпш-ми, т.к. в данном анализе не учитывалось влияние на механизм самоорганизации интенсивности внешних связей, налагаемых на систему средой. Учет этих факторов приводит к каскаду неустойчивостей системы, отвечающих переходам устойчивость - неустойчивость устойчивость. Это означает, что в пространстве параметров существует область, достаточно близкая к термодинамическому равновесию, в которой нелинейности перестают играть свою роль, независимо от того, какую систему мы изучаем. [c.41] На рисунке 1.10 левая часть рисунка (светлая область) отвечает каскаду удвоения по М. Фейгенбауму [25], затем картина усложняется хаос (серая область) чередуется с интервалами, где также есть упорядоченность. [c.43] Трудно объяснимое на первый взгляд наличие каскада переходов в неравновесной системе становится понятным, если принять во внимание статистический характер свойств среды. В равновесных системах состояние равновесия устойчиво относительно флуктуаций, которые непрерывно возмущают средние значения потоков энергии. Вблизи равновесия флуктуации затухают. Поэтому можно считать, что равновесные и близкие к равновесным системы управляемы. В них равновесие контролируется стремлением системы к минимуму свободной энергии Гиббса. В неравновесных условиях устойчивость системы контролируется стремлением системы к минимуму производством энергии. Но что же заставляет систему забывать, что она является неравновесной и эволюционировать на определенном этапе по законам равновесной термодинамики Физические причины такого поведения рассмотрены ниже. [c.43] Фликкер - шум был зафиксирован при изменении флуктуаций напряжения на электропроводящих образцах разной природы (полупроводниковые пленки, металлы, угольные резисторы в термодинамически равновесной системе (термостат). [c.45] Вернуться к основной статье