ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Химическая динамика из "Регулярная и стохастическая динамика " 4 отмечалось, что одной из основных целей изучения диссипативных систем является гидродинамическая турбулентность. Другая чрезвычайно интересная область связана с турбулентностью в химических реакциях. Закон действующих масс, опреде-ляюший временную эволюцию однородной химической системы,, приводит к нелинейным дифференциальным уравнениям первога порядка ). Каждому веществу соответствует одно уравнение, так что для М веществ получается УИ-мерный поток типа, рассмотренного в 7.1. Поэтому неудивительно, что мы встречаем здесь все-виды движения, описанные в гл. 7, включая простые и странные аттракторы. [c.494] На практике большинство однородных химических систем просто релаксирует к стационарному состоянию (устойчивый фокус). В 1958 г. Белоусов обнаружил периодические колебания в химической реакции. Дальнейшие исследования были проведены Жабо-тинским и сотр. [439], и эта реакция называется теперь реакцией Белоусова—Жаботинского. Колебания цвета раствора с периодом около минуты возникают в ходе реакции окисления лимонной кислоты бро.матом и могут продолжаться более часа, пока не будут израсходованы исходные вещества. Сейчас известно много других осциллирующих химических реакций (популярное изложение см.. [c.494] 7 обсуждалось возникновение странных аттракторов в трехмерных потоках. Рюэль [353 ] предположил, что реакция Белоусова—Жаботинского, как и другие химические реакции, может протекать хаотически (иногда это называется химической турбулентностью). В настоящее время существование химической турбулентности надежно установлено как теоретически, так и численно [351, 410, 413]. Проведено также много экспериментов [101, 206, 365, 418, 426], которые со всей очевидностью выявляют этот режим. Например, Вайдал и др. [418], измеряя фурье-спектр концентраций при возрастании скорости протекания реакции, наблюдали бифуркацию удвоения периода, а затем и переход к химической турбулентности. [c.495] Еще более сложные и удивительные процессы происходят в неоднородных системах Белоусова—Жаботинского. В тонком (около 2 мм) слое раствора спонтанно возникают окрашенные структуры высокой степени сложности (спирали, дуги, окружности), которые движутся вдоль слоя и исчезают при столкновениях [234, 432, 439 ]. При этом раствор в целом не движется, а изменяются концентрации веществ вследствие реакций между ними и диффузии. Такие реактивно-диффузионные системы должны описываться уравнениями в частных производных, и изучение их намного сложнее, чем однородных. Копель [233] аналитически установил существование плоских волн и разрывов, а также периодических во времени и нерегулярных в пространстве решений простой модельной задачи. Еще раньше хаотическое поведение было обнаружено в подобной системе численно [246]. При этом выяснилось, что хаос является следствием диффузии, тогда как в однородной системе происходят только периодические колебания. Недавние эксперименты [437], по-видимому, подтверждают, что именно диффузия приводит к турбулентности. Переход к турбулентности выглядит в экспериментах плавным без какой-либо резкой границы. [c.495] Вернуться к основной статье