Иерархическая термодинамика

Концепция Г.П. Гладышева иерархической термодинамики [c.38]

В настоящей монографии показано, что решение сверхзадачи получения неорганических материалов с функциональными свойствами, подобными биосистемам, требует использования принципов минимума диссипации энергии (принцип Н Н. Моисеева), принципа минимума производства энтропии (Гленсдорфа-Пригожина), принципа иерархической термодинамики (Г.П. Гладышева), теории В.Е. Панина о генетическом коде устойчивости атома, заложенного в его электронном спектре. Использование указанных принципов и универсальных свойств среды, потерявшей устойчивость симметрии системы, позволило создать универсальный алгоритм самоуправляемого синтеза структур при эволюции физических систем, рассматривающий эволюцию системы только на основе использования дискретных значений управляющих параметров при переходах от одной точки бифуркаций к другой. Универсальность связана с тем, что удалось установить самоподобие связи между мерой (Aj) устойчивости симметрии системы и двоичным кодом обратной связи (т), обеспечивающей сохранение симметрии системы. Показано, что независимо от типа системы, переход от локальной адаптации системы к внешнему возмущению к глобальной, связь между Ai и m определяется функцией самоподобия F, представленной в виде [c.12]

Применение макротермодинамического подхода при исследовании пространственных структур различных иерархических уровней живой материи (таких как, например, молекулярный, супрамолекулярный, ор-ганелльный, клеточный, организменный, популяционный и др.) позволило создать основы иерархической термодинамики [72,73]. [c.38]

Иерархическая термодинамика (макротермодинамика или структурная термодинамика) изучает сложные гетерогенные химические и биологические системы, прежде всего открытые системы, обменивающиеся со средой веществом и энергией. Согласно иерархической термодинамики подобная система представляется в виде совокупности соподчиненных подсистем, иерархически связанных расположением в пространстве (структурная или пространственная иерарх,уя) и (или) временами установления равновесия (рис. 1.8). Отмечено, что возникновение структур различных иерархий биомира позволяет ввести представления о термодинамической самоорганизации (самосборка). Г.П. Гладышев рассматривает термодинамическую самоорганизацию как процесс самосборки, т.е. самопроизвольное упорядоченное объединение структур i-й иерархии с образованием структур (i+1)-й иерархии. Процесс самосборки является неравновесным процессом типа фазового перехода [72]. Введение понятия термодинамическая самоорганизация является важным в связи с необходимостью отличать этот тип самоорганизации от динамической самоорганизации (или - просто самоорганизаций в терминологии И. Пригожина) - процесса, в ходе которого возникает, воспроизводится или совершенствуется организация динамической Системы, находящейся в состоянии, далеком от равновесия. [c.38]

Ряд (1.11) представляет собой геометрическую прогрессию типа tn to Р , где t - среднее время жизни структур -ой иерархии в выделенной биосистеме п = 1, 2, 3, t<)- стандартное время, равное среднему времени жизни структуры низшей (стандартной) иерархии (0) рассматриваемого ряда р - константа для данного ряда. Установленная закономерность позволяет построить основы иерархической термодинамики, или макротермодинамики (гетыерогенных систем), которая объединяет методы классической термодинамики термостатики и макрокинетики сравнительно медленных, квазиравновесных процессов. Таким образом, Г.П. Гладышеву удалось избежать сложностей в использовании функций состояния при описании поведения открытых систем. Действительно, в общем случае функции состояния открытых систем, например, функции Гиббса и функция Гельмгольца, не могут достигать экстремальных значений в этих системах. В такой ситуации классическая термодинамика, естественно, не способна предсказывать направление процессов [72]. [c.40]

С позиций иерархической термодинамики Г.П. Гладышева снимаются критические замечания [75] в адрес теории И. Пригожина необратимых процессов. Установленный Г.П. Гладь[шевым закон иерархической термодинамики позволяет выделять квазизакрытые моноиерархиче-ские системы (подсистемы) в открытых полииерархических биологических системах. Другой подход к анализу эволюции систем развит И. При-гожиным. Он рассматривает эволюцию сложных систем как иерархическую последовательность устойчивость-неустойчивость-устойчивость , представленную в виде бифуркационной диаграммы. Точки бифуркаций на этой диаграмме отвечают переходам от равновесного к неравновесному состоянию. Они контролируются потерей устойчивости симметрии системы, при достижении которой система становится открытой. Это означает необходимость учета в этих точках открытости системы, т.к. термодинамика равновесных процессов в данном случае не применима. Понимая эту ситуацию И. Пригожин ввел представления о производстве энтропии, придав таким образом энтропии информационную, а не только управляющую роль. [c.40]

Теория Г.П. Гладышева базируется на методах термодинамики Гиббса и применяет эти методы для анализа эволюции биологических систем. Г.П. Гладышев разраюотал концепцию иерархической термодинамики, которая применима ко всем иерархиям реального мира. Вклад этой теории в материаловедение связан с возможностью использования критических точек равновесных диаграмм состояния для анализа физико-химических процессов при самоорганизации метастабильных фаз, а также для анализа химии молекулярных и супрамолекулярных систем. [c.199]

Выполненные модельные расчеты [70-74] подтвердили справедливость макротермодинамической модели. Предложено и обосновано приближенное уравнение, связывающее изменение функции Гиббса при неравновесных фазовых переходах вещества с температурами их плавления и кипения. Установлено, что уравнение и соответствующие корреляции хорошо выполняются в сравнительно широких температурных интервалах для веществ с близкими значениями измененной энтропии при плавлении и испарении. Уравнение по форме соответствует уравнению Гиббса-Гельмгольца и в предельном случае преобразуется в него. На основании рассмотренного в [68] подходе показана возможность применять термодинамику к открытым иерархическим гетерогенным биологическим и другим природным системам для предсказания термодинамической направленности и степени протекания процессов. Показано, что для различных химических соединений с температурой плавления Т ,< 100°С и конденсирующихся при температуре близкой к 25°С уравнение для неравновесного фазового перехода - самосборки индивидуального вещества можно представить в виде [c.37]

В рамках принятой картины эволюция дефектов, определяющая процесс ползучести, представляется следующим образом. При нагрузке в области неэргодичности Т < Т сг) за микроскопическое время Tq устанавливается термодинамическое равновесие в каждой из подсистем дефектов, отвечающих областям Г . Затем происходит перекрытие этих областей, отвечающее движению в ультраметрическом пространстве структурных уровней. Геометрическим образом такого пространства является дерево Кейли, приведенное на рис. 38 б. Здесь структурные уровни изображаются горизонтальными линиями, узлы дерева отвечают дефектам данного типа, связь между ними указывают ветви дерева. Рис. 38 показывает соответствие между иерархическим деревом и фрактальной зависимостью термодинамического потенциала в конфигурационном пространстве состояний. Впервые концепция ультраметрического пространства и соответствующая ей фрактальная термодинамика использовались для описания критически замедленной эволюции спиновых стекол, обладающих однородным ультраметрическим пространством [85]. В отличие от них дефекты кристаллического строения представляют, как будет видно далее, сильно неоднородную иерархическую систему. [c.283]

Необратимые состояния. В качестве обобш,ения задачи о состояниях волокнистой среды, построим с помош ью соотношений термодинамики основы моментной теории необратимых процессов применительно к нестационарной теплопроводности. Среда имеет иерархическую структуру, упрочненную на наивыс- [c.161]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...