ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ НЕРАВНОВЕСНОЙ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА Неравновесная статистическая термодинамика и неравновесная химическая кинетика из "Теоретическая и прикладная плазмохимия" В не СЛИШКОМ далеком прошлом теория неравновесных явлений в термодинамике и неравновесные эффекты в кинетике рассматривались многими как аналоги того, что делали древние географы, относя все ускользающее от их знания к краям карты Земли и обозначая на ее полях Болото мрака , Далее безводные пески и дикие звери . Однако за последние 20—25 лет ситуация кардинально изменилась. Развитие теории неравновесных (и/или необратимых) процессов хотя еще далеко от завершения, но достигнутые успехи позволяют говорить о создании новых научных областей неравновесной статистической механики, неравновесной статистической термодинамики, неравновесной термодинамики, неравновесной химической кинетики. Вместе с тем происходит и процесс слияния некоторых из них, своеобразный процесс интеграции. [c.34] Одной из характерных черт современной физики является изучение процессов эволюции макроскопических систем. Возникающий при этом сложный комплекс проблем рассматривается с различных точек зрения в перечисленных выше новых областях знания. Эти исследования изменили и наш взгляд на природу равновесных состояний, глубже раскрыв их связь с состояниями неравновесными, и принципиальное значение флуктуационных явлений [1-8, И]. [c.34] Центральной проблемой неравновесной теории — теории эволюции — является, в отличие от равновесной термодинамики, в которой время не входит в число независимых переменных, введение времени в явном виде, что в свою очередь стирает грань между неравновесной статистической термодинамикой и неравновесной кинетикой, в частности кинетикой химической. [c.34] Вообще говоря, химическая кинетика является разделом статистической физики. В ней рассматривается временная эволюция систем, в которых, кроме переноса энергии и импульса и гидродинамического и диффузионного переноса частиц, происходит еще и специфический химический перенос и перераспределение частиц. Химическая кинетика по самому существу решает многочастичную и многоканальную задачу. [c.34] В отличие от аррениусовой кинетики, где объектом исследования является поведение молекулы при наличии одного канала химической реакции в неравновесной химической кинетике рассматривается многоканальная задача, а объектом изучения является молекула в данном (определенном) квантовом состоянии (динамическом и энергетическом). [c.34] фундаментальной проблемой современной феноменологической неравновесной термодинамики является описание процесса, т. е. определение термодинамических величин в неравновесном состоянии и включение времени в теорию в качестве независимой переменной при выполнении законов сохранения и закона возрастания энтропии. [c.35] Теоретическую основу неравновесной термодинамики составляет неравновесная статистическая термодинамика аналогично тому, как обычная статистическая термодинамика — основу равновесной термодинамики. Она исследует процессы эволюции макроскопически физических систем (газы жидкости, твердые тела, плазма) и в первую очередь процессы переноса энергии, импульса, частиц на основе статистической механики. [c.35] Следовательно, основной проблемой теории необратимых процессов является необходимость примирить необратимое поведение макросистем с обратимостью основных микроскопических уравнений движения. Под обратимостью микроскопических уравнений мы подразумеваем их инвариантность относительно операции обращения времени -- ). Возможны три способа описания процессов в макроскопических системах 1) использование уравнений движения микроскопических компонент системы (атомов, молекул, электронов или других микрочастиц), что дает полное описание макросистемы все уравнения такого типа обратимы 2) использование обычных феноменологических соотношений (например, уравнений гидродинамики достаточно для правильного описания неравновесного поведения многих жидкостей) уравнения такого типа неинвариантны относительна обращения времени 3) использование кинетических уравнений различного типа, примерами которых являются кинетические уравнение Больцмана и управляющее уравнение Паули (1928). Важным для нас свойством последних уравнений является то, что они предсказывают стремление неравновесной системы к равновесию при весьма общих начальных условиях. Однако лишь в простейших случаях можно сказать, каким образом происходит установление равновесия в системе. Например, для разреженного газа (слабое взаимодействие) уравнение Больцмана предсказывает монотонное приближение к равновесному состоянию, что отнюдь не обязательно для других систем (в особенности для систем с сильным взаимодействием). [c.36] Оператор называется оператором эволюции. При действии на произвольную функцию ф р (0), д (0)) он переводит ее в ф(/ t), д (1)), т. е. [c.36] Вернуться к основной статье