ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы СОДЕРЖА НИЕ Предисловие редактора перевода из "Термодинамика необратимых процессов " Настоящая книга состоит из серии лекций — обзоров по термодинамике необратимых процессов, прочитанных в 1959 г. для участников летней школы физики имени Энрико Ферми (Варенна, Италия). Лекции читали как известные ученые старшего поколения (например, де Гроот, Кирквуд, Монтролл, Онсагер), которые внесли немалый вклад в теорию необратимых процессов, так и более молодые физики, активно работающие в этой области (Мюнстер, Мазур, Клейн и др.). Этот цикл лекций представляет собой единое целое и отражает современное состояние теории необратимых процессов в ее различных аспектах, феноменологическом и статистическом. Существенный вклад в теорию необратимых п()о-цессов внесен работами Р. Кубо, результаты которого не нашли в лекциях достаточного отражения. Поэтому было сочтено целесообразным включить в качестве дополнения к книге лекции Р.-Кубо, прочитанные им в американской летней школе теоретической физики (Колорадо, США) в 1958 г. [c.5] Лекции М. Клейна, в которых дан критический обзор законов равновесной термодинамики и их статистического толкования, носят характер введения ко всему циклу лекций. Клейн наряду с изложением сравнительно старых вопросов аксиоматики второго закона термодинамики на основе классических работ Эренфест-Афанасьевой и Каратеодори рассматривает и новые вопросы, касающиеся более точной формулировки третьего закона термодинамики. Правильное его толкование долгое время было предметом дискуссий ясность в этот вопрос внесена сравнительно недавно (в 1952 г.) в лекциях Симона. Представляет интерес критика широко распространенного в литературе заблуждения относительно статистического толкования третьего закона термодинамики, который связывали иногда лишь с отсутствием вырождения основного уровня системы. В лекциях показано, что для объяснения поведения энтропии системы при низкой температуре, которое предсказывается третьим законом термодинамики, недостаточно отсутствия вырождения нижнего уровня системы, а необходимы определенные гипотезы об ее квантовом вырождении. [c.6] Лекции Мюнстера, посвященные общей теории флуктуаций и ее различным приложениям, являются, по существу, небольшой монографией внутри книги. В их вводной части подробно излагается теория статистических ансамблей и связей между ними. Некоторая отвлеченность и громоздкость изложения в этом разделе компенсируется многочисленными приложениями метода на протяжении всего обзора. Далее рассматриваются возможные типы флуктуаций параметров системы (интенсивных, экстенсивных и внутренних) в различных ансамблях. Специальный раздел посвящен статистическому обоснованию термодинамики, т. е. доказательству эквивалентности статистических ансамблей (на основе работ автора). Подробно излагается феноменологическая и молекулярная теория локальных флуктуаций и их связь с пространственными и временными корреляционными функциями. [c.7] В лекциях де Гроота дан краткий обзор феноменологической термодинамики необратимых процессов, основанной на соотношениях Онсагера. Изложение близко к известной монографии автора, но более дедуктивно и включает также случай электромагнитного поля. [c.7] Лекция Фиши, посвященная выводу соотношений Онсагера для векторных явлений, по содержанию непосредственно примыкает к лекциям де Гроота. В лекции Клейна о принципе минимума скорости возникновения энтропии рассматривается доказательство этого принципа, т. е. теоремы Пригожина, на примере идеального газа, находящегося в двух сосудах, соединенных капилляром. [c.7] В лекциях Мазура обсуждается статистическое обоснование термодинамики необратимых процессов путем введения переменных, являющихся суммой большого числа микроскопических переменных, и применения к ним гауссова распределения. На этом пути оказывается возможным получить некоторые результаты теории необратимых процессов, например соотношения Онсагера, возрастание энтропии, но не выражения для кинетических коэффициентов. [c.7] Мазур рассматривает также, при каких условиях из эргодиче-ского характера некоторых функций от динамических переменных, зависящих от времени [обозначим их условно л (/)], следует, что автокорреляционные функции х (t) х (t-z)) стремятся к нулю при т—VOO, т. е. при каких условиях справедлива теорема, обратная теореме Хинчина. Кроме того, Мазур дает обзор работ, развивающих далее известные исследования Хинчина. [c.7] Эта же задача получения выражений для кинети .еских коэффициентов через корреляционные функции несколько иным методом рассмотрена в лекции Накаджимы. [c.8] Вывод кинетического уравнения для кристаллической решетки из уравнений Лиувилля методом суммирования диаграмм излагается в лекции Хенин. На этом простом случае видно, как из обратимого уравнения Лиувилля можно получить необратимое кинетическое уравнение. Эта лекция примыкает к циклу работ Пригожина и сотрудников по обоснованию кинетического уравнения. Весьма важные работы Н. Н. Боголюбова по выводу кинетического уравнения, к сожалению, не отражены в лекциях. [c.8] В лекции Онсагера и Дюпюи рассматриваются электрические свойства льда на основе представления о дефектах в структурах Бернала — Фаулера и предлагается теория, аналогичная дебаев-ской теории сильных электролитов. [c.8] В лекции Чини Кастаньоли и Ричи содержатся экспериментальные результаты измерения коэффициентов диффузии некоторых жидкостей и приводятся для них интерполяционные формулы, что может представлять интерес для экспериментальной проверки теории. [c.8] Пользуемся случаем выразить благодарность проф. Л. Онса-геру. проф. А. Мюнстеру, проф. С. Р. де Грооту, проф. П. Мазуру и д-ру Ф. Хенин, любезно приславшим оттиски своих лекций и ценные замечания. [c.8] Десятый международный летний курс лекций, организованный, как и предыдущие. Итальянским физическим обществом, посвящен термодинамике необратимых процессов. Этот раздел физики уходит своими корнями в предыдущее столетие, однако только в последние годы ему придана более или менее законченная форма. [c.9] Чисто макроскопическая часть неравновесной термодинамики основана, с одной стороны, на различных законах сохранения и уравнениях, описывающих изменения энтропии, а с другой,— на соотношениях между феноменологическими коэффициентами, характеризующими необратимые процессы. Наиболее важную роль из этих соотношений играют соотношения взаимности, установленные проф. Ларсом Онсагером, которого мы имеем честь и удовольствие видеть среди нас. [c.9] Планируя настоящий курс лекций, я стремился подготовить такую программу, которая включала бы не только эти основные принципы и их применения, но и охватывала некоторые другие непосредственно относящиеся сюда вопросы. [c.9] Курс начнется с вводных лекций проф. Мартина Клейна о трех основных законах термодинамики. Затем я дам введение в макроскопическую неравновесную термодинамику и рассмотрю несколько примеров ее применения (один из которых может представлять интерес для биофизики), а проф. Петер Мазур даст систематическое обоснование этой теории. В его лекциях особое внимание будет обращено на микроскопическую обратимость и обоснование соотношений взаимности Онсагера. Проф. Арнольд Мюнстер рассмотрит теорию флуктуаций, которая тесно связана с предыдущими вопросами. [c.9] Кроме упомянутого основного курса лекций, будет проведено несколько семинаров. У меня уже записаны имена д-ра Франсуазы Хенин и д-ра Роберта Фиши, которые сообщат о двух интересных разделах нашей программы. [c.10] Наконец, мы планируем в конце курса два дня для свободных дискуссий. Я надеюсь, что официальные и неофициальные лекции и обсуждения будут приятны и полезны для всех вас. [c.10] Вернуться к основной статье