Типы макроскопических систем

Простейшим типом макроскопической системы является гомогенная система без химического превращения. Очевидно, что в такой системе процесс должен сопровождаться изменением хотя бы одного из двух физических параметров, определяющих состояние системы. Действительно, два параметра полностью определяют состояние такой системы, и если они оба остаются неизменными, то остаются неизменными и все остальные свойства системы, т. е. никакого макроскопического процесса в системе вообще не происходит. В частности, в гомогенной системе в отсутствие химического превращения не может протекать ни изобарно-изотермический, ни изохорно-изотермический процесс. [c.182]

Простейшим типом макроскопической системы является однокомпонентная гомогенная система. Очевидно, что в такой системе процесс должен сопровождаться изменением хотя бы одного из двух физических параметров, определяющих состояние системы. Действительно, два параметра полностью определяют состояние такой системы, и если они оба остаются неизменными, то остаются неизменными и все остальные свойства системы, т. е. никакого макро- [c.208]

Если система однородна, т. е. в пределах ее не происходит каких-либо скачкообразных изменений свойств, и в то же время состоит из нескольких различных типов частиц, то она называется раствором. В широком смысле этого слова растворы могут иметь любое агрегатное состояние — газовое, жидкое или твердое. Газы могут смешиваться при не слишком высоких давлениях в любых соотношениях и независимо от их химической природы. Смешение происходит в результате свойственной всем макроскопическим системам тенденции к переходу в более хаотичное состояние. Этот вопрос подробнее рассматривается в следующей главе. Здесь отметим лишь, что так как межмолекулярные взаимодействия в газе невелики, этой тенденции ничто не противодействует, что и приводит к неограниченной смешиваемости газов. Существуют растворы и в твердом состоянии, например многие сплавы металлов, однако возможности их образования ограничены. Как нетрудно понять из предыдущего параграфа, твердый раствор может образоваться лишь, если два сорта молекул атомов или ионов могут заменять друг друга в элементарной ячейке кристалла. В дальнейшем в этом курсе речь будет идти только о жидких [c.120]

Основные типы процессов в макроскопической системе [c.181]

Следовательно, общий критерий связан со знаком производства обобщенной избыточной энтропии всей системы. Конкретный вид а[б2] дается выражением (7.57). Условие устойчивости для произвольной макроскопической системы, включающей и диссипативные и инерциальные эффекты, содержит три типа членов [c.98]

Обобщенные координаты и обобщенные импульсы микрообъектов называются динамическими переменными. Например> для систем, введенных в предыдущем параграфе, динамическими переменными служат их координаты а и импульсы р . Как указывалось в начале 1, для вычисления средних значений функций от динамических переменных следует пользоваться плотностями вероятности осуществления динамических состояний. Метод ансамбля Гиббса в принципе позволяет находить плотности вероятности динамических состояний термодинамически равновесной макроскопической системы. В дальнейшем мы будем пользоваться только каноническим распределением Гиббса, определенным формулой (1.2), Как видно из указанной формулы, функция р = ехр(—рЯ) симметрична относительно перестановок аргументов (дх,..., qN), если такой симметрией обладает функция Гамильтона Я. При взаимодействии парного типа функция Гамильтона задается формулой (1.5) и, очевидно, симметрична. Для определения средних значений функций, зависящих от обобщенных координат и независящих от,импульсов, следует пользоваться функцией распределения [c.31]

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 относительно обращения времени 3) использование кинетических уравнений различного типа примерами являются кинетические уравнения Больцмана (1872 г.) и управляющее уравнение Паули (1928 г.). Важным для нас свойством последних уравнений является то, что они предсказывают [c.37]

В книге излагаются обобщенные представления о системах типа жидкость — твердое, жидкость—жидкость, газ (пар)—жидкость и т. д. как о макроскопических системах, которые могут находиться либо в равновесных, либо в неравновесных состояниях. Этот подход, положенный в основу идеи и структуры данного учебного пособия, позволил с общей точки зрения рассмотреть широкий класс задач, возникающих при изучении типовых процессов химической технологии. В рамках статистического исследования равновесных состояний указанных макросистем осуществляется решение таких важных задач, как вывод соотношений статики процессов химической технологии, отыскание явного вида функций распределения [c.3]

Любая макроскопическая система органических веществ при температурах около абсолютного нуля состоит из огромного числа молекул, постоянно испытывающих очень сложные ядерные движения. Но все же степень протекания реакции при равновесии может быть точно предсказана но изменению свободной энергии образования, экспериментальное определение которой не требует знания природы вещества [1]. Аналогично эмпирическая оценка параметров одной реакции может быть употреблена для сравнения и предсказания скорости других реакций даже (>ез знания подробностей форм ядерных двин<ений или типов столкновений, необходимых для возникновения и протекания реакции. Однако при определении термодинамических величин важны все молекулярные движения. При учете этих движений возможен теоретический расчет свойств простых молекул. Полного понимания влияния строения на реакционную способность нельзя ожидать до тех нор, пока в эмпирических параметрах скоростей не известны статистические составляющие молекулярных движений и столкновений. Сложность органических молекул чрезвычайно затрудняет решение такой задачи, и достижения в этой области иока незначительны. Дальнейшее количественное развитие возможно на основе некоторых соображений качественного характера о влиянии молекулярных движений на реакционную способность, что и рассматривается в данной главе. [c.564]

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]

Взаимодействия макромолекул с лигандами широко распространены в биохимических системах. Для анализа равновесных свойств разнообразных систем разработан обширный и удобный математический аппарат. При таком анализе очень важно учитывать различие между микроскопическими и макроскопическими константами и связанные с этим статистические особенности систем. В простейших системах лиганды связываются в идентичных независимых центрах одного типа такие системы удобно анализировать, используя график Скэтчарда. Модифицированный метод анализа с использованием графиков Скэтчарда может быть полезен и в случае связывания лиганда с макромолекулой, имеющей независимые центры нескольких типов. [c.38]

Первопричиной анизотропии в линейных полимерах является существование преимущественного направления действия межатомных сил — вдоль главных цепей макромолекул. Для образности изложения позволительно, следуя Волькенштейну, трактовать кооперативную систему — линейную макромолекулу — как материализованную модель Изинга . Но в действительности, какую бы модель Изинга мы ни избрали — одно-, двух- или трехмерную, никакой материализации межатомных сил она не предполагает. Другое дело, что вдоль цепи действуют либо силы обменного типа (чисто ковалентные связи), либо силы переменной природы (частично ковалентные связи), о которых речь шла в гл. I. При ориентации полимерной системы скрытая поначалу (или, точ--нее, локальная) анизотропия внутреннего поля становится явной и проявляется в виде макроскопической анизотропии всех свойств. Вызвано это тем, что теперь преимущественное направление межатомных сил, т. е. то направление, где они на порядок или на два больше, чем в других направлениях, совпадает с осью макроскопической ориентации (или осями — при более сложных формах ориентации . [c.229]

Квантовая природа системы может проявляться как бы двояким образом через зависимость функции распределения от типа частицы, представляющей фермион или бозон, и через,дискретность энергетического спектра. Дискретность, как мы покажем позднее (гл. IX), важно учитывать при описании внутренних состояний молекул (электронных, колебательных, при низких температурах — также и вращательных). Энергетический спектр, соответствующий поступательному движению, всегда можно считать квазинепрерывным, так как расстояния между соседними уровнями для частицы, движущейся в макроскопическом объеме, чрезвычайно малы (даже в случае электрона). [c.174]

Интересно отметить, что в окрестности термодинамического равновесия получающийся критерий устойчивости удовлетворяется тождественно. Как и следовало ожидать, устойчивость термодинамического равновесия обеспечивает устойчивость и вблизи равновесия. По этой причине все нетривиальные задачи по устойчивости нельзя исследовать методами линейной термодинамики необратимых процессов. Возможность появления новых типов организации материи за точкой неустойчивости под влиянием неравновесных условий возникает только тогда, когда система находится достаточно далеко от равновесия. Изучение такой новой организации, так называемой диссипативной структуры, возникающей благодаря обмену-Энергией и веществом с окружающей средой, представляет одну из наиболее привлекательных задач макроскопической физики (ср. гл. 11 и 14). [c.80]

Это открывает основное направление в приложениях приближения Ланжевена к системам с внутренним шумом, обладающим нелинейным феноменологическим законом. Феноменологическое уравнение (8.9.10) справедливо только в таком приближении, когда флуктуациями можно пренебречь. Это подразумевает, что функция А у) определяется феноменологически с некоторой долей неопределенности порядка размера флуктуаций. Если бы удалось вывести определенный вид А (у) из теории или из эксперимента, в котором флуктуациями пренебрегалось, то это не могло бы служить достаточным основанием для того, чтобы постулировать, что именно этот вид А (у) следует использовать в (8.9.2). Между ними может быть небольшое расхождение, значение которого совпадает с значением флуктуаций. На это можно не обращать внимания в макроскопическом законе, но в уравнении для самих флуктуаций такой реакцией пренебречь нельзя. Расхождение между (8.9.1) и (8.9.3) относится как раз к такому типу. [c.230]

Будучи не связанной с предположением о разреженности вещества, макроскопическая теория позволила выйти за традиционные рамки газовых приближений типа вириальных разложений по плотности и получить обоснованные результаты по дисперсионным взаимодействиям в конденсированных системах. [c.165]

Перечень достижений естествознания XX в. фундаментальной важности был бы неполным без еще одного эпохального события, которое произошло совсем недавно - в конце 70-начале 80-х годов. Речь идет о возникновении нелинейной неравновесной термодинамики, или физики открытых систем. Ее становление обязано прежде всего И.Р. Пригожи-ну, разработавшему теорию динамических состояний макроскопических систем особого типа - диссипативных самоорганизующихся структур -и теорию бифуркаций, дифференцирующую беспорядочные флуктуации на обратимые (равновесные) и необратимые (неравновесные). Они составили основу для изучения явлений, суть которых определяется неразрывной связью макроскопических свойств большого ансамбля с индивидуальными свойствами микроскопических составляющих. В открытых системах, находящихся вдали от положения равновесия, могут протекать процессы, приводящие к спонтанному возникновению порядка из хаоса. Источником самопроизвольного конструирования пространственного и пространственно-временного порядка на всех уровнях структурной организации системы является необратимость бифуркационных флуктуаций. [c.10]

Свойства различных типов аморфного кремнезема с высоким значением удельной поверхности, начиная от мельчайших коллоидных частиц и до макроскопических силикагелей, зависят в большой степени от химии поверхности твердой фазы. Это практически важно в технологии катализаторов крекинга, при обработке минерального сырья, использовании керамических изделий и адсорбентов. Аморфный кремнезем также непосредственно применяется в производстве кремнеземных наполнителей и загустителей в органических системах, включая краски, чернила, эластомеры и смазочные материалы. В течение последних 50 лет была получена достаточно ясная картина природы кремнеземных поверхностей, и на основе химического модифицирования таких поверхностей были получены новые продукты. [c.856]

Интересно, что в другом типе опытов переход возникает и на макроскопическом уровне. Если содержание МК таково, что полимер уже не может раствориться в чистом хлорированном углеводороде, помещение небольшого кубика сополимера в растворитель приведет к его сильному набуханию (в 1000 раз), но с сохранением формы и возникновением резиноподобных свойств. Добавление небольшого количества ДМФ к такой системе приводит к почти мгновенному растворению кубик исчезает на глазах . [c.59]

Пауза была нам нужна для отыскания реальных условий, в которых переход клубок — вулканизационный клубок можно наблюдать на опыте. Вернемся теперь к вопросу о характере этого перехода. Поскольку у него есть макроскопический аналог, затрагивающий те же типы взаимодействий, мы в праве считать обычный и вулканизованный клубки разными фазами, тем более, что в области перехода мы можем даже говорить о равновесии между ними [формулы (1.33) и (1.34)]. Вопрос о роде перехода сложнее, поскольку теперь мы имеем дело с малой системой, что уже само по себе приводит к размазыванию перехода первого рода, и, кроме того, на ответственные за переход элементы системы — звенья В наложена линейная память. [c.62]

При выращивании кристаллов важное значение также приобретает вопрос, касающийся ширины метастабильной области системы (особенно в данном случае, когда переход графит—алмаз характеризуется значительной структурной перестройкой). Существуют две термодинамические трактовки метастабильных состояний. В частности, разделяют два типа устойчивости гомогенных систем устойчивость относительно непрерывных изменений данной фазы и устойчивость относительно образования новых фаз (в макроскопическом смысле). Согласно принципу равновесия Гиббса, условием устойчивости является [c.302]

Для процессов массопередачи, протекающих в подвижных средах, стадии массоотдачи 1 и 3 определяются физическими свойствами фаз, условиями их движения и описываются уравнениями конвективного переноса вещества (1.147). Условия перехода молекул переносимого компонента через границу раздела между фазами определяются особым состоянием молекул компонентов на границе раздела фаз. Под действием силовых полей молекулы принимают здесь ориентированное положение, т. е. возникает явление, называемое адсорбцией. В результате этого со стороны каждой фазы вблизи поверхности раздела образуются слои ориентированных молекул (адсорбционные слои), чрезвычайно малой толщины (порядка нескольких десятков размеров молекул). Так, в системе, состоящей из двух жидких фаз, имеются, строго говоря, не две, а четыре фазы — две объемные (занимающие макроскопические объемы) и две поверхностные (занимающие микроскопические объемы вблизи границы раздела фаз). Можно считать, что в системах типа жидкость (газ) — твердое тело имеется одна поверхностная фаза, поскольку из-за фиксированного положения молекул в твердых телах адсорбционные слои в них не образуются. Обычно считают, что наиболее медленной стадией процесса массопередачи (массообмена) является перенос в объеме фазы. [c.403]

В этой главе кратко рассматриваются основные типы сил, проявляющиеся в самых разнообразных системах. Вообще говоря, межатомные силы имеют малый радиус действия, не будь этого, энергия части вещества зависела бы от ее макроскопического размера и было бы невозможно, например, протабулировать молярную энтропию образования вещества, не указывая масштаб эксперимента. С другой стороны, по ряду причин силы взаимодействия через различные поверхности раздела или между ними могут иметь довольно большой радиус действия. Настоящая глава, собственно, и посвящена обсуждению этой противоречивой ситуации. [c.246]

Что касается второй подсистемы - водного окружения, то она состоит из множества малых молекул, склонных, однако, в силу своей природы к образованию сильных водородных связей и электростатическим взаимодействиям. Ни одно свойство жидкой воды не может быть описано на основе предположения о полностью хаотичном движении отдельных молекул. Эксперименты, в частности инфракрасные спектры, вообще не обнаруживают в жидкой воде при комнатной температуре свободных молекул воды. Дж. Бернал еще в 1932 г. в рентгеноструктурном исследовании воды в ее жидкой фазе впервые наблюдал зародышевые формы кристаллов, а годом позже вместе с Р. Флаулером выдвинул гипотезу о существовании в воде трех типов структур, непрерывно переходящих друг в друга [44]. Тщательный статистический анализ данных о многих свойствах воды, предпринятый Г. Немети и Г. Шерагой в 1962 г., привел авторов к заключению о присутствии в воде при нормальных условиях значительных количеств ассоциатов с одной, двумя, тремя и четырьмя межмолекулярными водородными связями [45], Специфика взаимодействия воды с природной аминокислотной последовательностью, обусловливающая возможность последней к структурированию, определяется не абсолютно независимым хаотическим, тепловым движением молекул воды, а движением сложной многофазно структурированной воды, а также сильным поверхностным натяжением (большой избыточной энергией поверхностного слоя) и высокой избирательностью взаимодействий воды в контактном слое с разными по своей природе атомными группами белка. Итак, выбранная модель белкового свертывания, включающая две тесно взаимодействующие между собой подсистемы, не может быть отнесена к классическим термодинамическим макроскопическим системам. [c.94]

Расплав как макроскопическая система состоит из большого числа N/ n + 1) гомогенных микроскопических ячеек, объем которых практически равен объёму критического зародыша п. Естественно предположить, что вероятности зарождения центров кристаллизации в микроскопических ячейках одного сорта независимы между собой, малы и имеют одну и ту же непрерывную функцию распределения гиперэкспоненциального типа (83). Вероятность возникновения центров кристаллизации во всёй системе является конечной величиной, вероятность же одновременного зарождения более чем одного центра кристаллизации за малый промежуток времени бесконечно мала. Вероятность зарождения первого центра кристаллизации в указанной выше модели определяется наименее надежной микроскопической ячейкой. При постоянном переохлаждении число ячеек до наступления кристаллизации сохраняется неизменным. В соответствии с теоремой Гнеденко—Гумбеля о предельном распределении для минимального значения группы п положительных величин функция распределения времени ожидания появления первого центра Кристаллизации асимптотически Приближенно подчиняется закону Вейбулла — Гнеденко (90) [c.36]

Изучение самоорганизации в неравновесных системах, связанных с флуктуирующими средами, стало третьим основным стимулом к переоценке роли случайности. Именно проблемам самоорганизации в таких системах и посвящена наша книга. За любой нашей попыткой взглянуть на природу детерминистическими глазами кроется наивное интуитивное убеждение в тривиальности влияния флуктуаций в среде (под которыми обычно подразумевают быстрые флуктуации). В подтверждение правильности своих взглядов сторонники этого убеждения приводят следующие доводы. (1) Быстрый шум усредняется, и макроскопическая система по существу приспосабливает свое состояние к средним условиям в среде. (2) Стохастическая вариабельность условий в среде приводит к расплыванию, или размазыванию, состояния системы вокруг среднего состояния. Флуктуации являются помехами, они оказывают дезорганизующее действие, но в конечном счете их роль вторична. Такого рода интуитивные представления были выработаны на рассмотрении определенного типа связи между системой и окружающей ее средой. Удивительно, однако, что поведение нелинейной системы в среде с шумом, как правило, противоречит подобным интуитивным представлениям. Проведенные за последние годы -систематические теоретические и экспериментальные исЬледования показали, что в общем случае поведение систем значительно отличается от нарисованной выше простой картины. В широком классе явлений природы случайный характер среды, несмотря на свое, казалось бы, дезорганизующее действие, способен ин дуцировать гораздо более богатоефазнообразие режимов, чем те, которые возможны при соответствующих детерминированных условиях. Как ни странно, но усиление стохастической вариабельности среды может приводить к структурированию нелинейных систем, не имеющему детерминированного аналога. Еще более замечательно то, что переходы от одной структуры к другой по своим свойствам аналогичны равновесным фазовым переходам и переходам, встречающимся в неравновесных системах при детерминированных внешних воздействиях, таким, как, например, неустойчивость Бенара и лазерный переход. Понятие фазового перехода было обобщено на переходы последнего типа около десяти лет назад, поскольку некоторые свойства, характеризующие [c.18]

До сих пор мы ВВОДИЛИ механизмы самоорганизации и бифуркаций без учета зависимости этих явлений от интенсивности внешних связей, налагаемых на систему средой. Мы упоминали также о том, что в простейших примерах бифуркация происходит, когда тривиальное опорное состояние становится неустойчивым. Но, поскольку уравнения (1.1), вообще говоря, сильно нелинейны, при исследовании их в пространстве параметров обнаруживается целая иерархия других неустойчивостей. Именно с такими каскадами неустойчивостей связаны сложные режимы и существование множества сценариев, о которых упоминалось в разд. 1.1. Как мы уже подчеркивали там, разнообразие динамических релшмов в макроскопической системе характерно для области, далекой от термодинамического равновесия. Наоборот, в пространстве параметров существует область, достаточно близкая к термодинамическому равновесию, в которой нелинейности, содержащиеся в уравнении (1.1), перестают играть роль независимо от того, какую систему мы изучаем. Динамические свойства любой макроскопической системы в этой области чрезвычайно упрощаются и перестают зависеть от выбора модели. Мы намеренно напоминаем здесь эти термодинамические результаты, поскольку на них особенно ясно видно четкое различие между двумя типами порядка в постоянной среде. [c.26]

Представив отклонение кристалла от идеального состояния (соответствующего температуре О К) как набор квазичастиц, можно выразить его статистическую сумму как произведение множителей, отвечающих тому или иному типу квазичастиц. Причем вместо исключительно сложного расчета набора значений g и е, для макроскопической системы достаточно рассчитать их для существенно более простой подсистемы, соответствующей тому или иному типу квазичастиц. При этом вклад разных квазичастиц в физические и химические свойства кристалла будет существенно различен. Так, упоминавщиеся точечные дефекты кристаллической рещетки играют исключительно важную роль в химических (как термодинамических, так и кинетических) свойствах твердого тела и их рассмотрению будет посвящена отдельная глава. В данной главе будет рассмотрено статистическое описание фононов (как квазичастиц, дающих наибольший вклад в статистическую сумму кристалла, а следовательно, и в, определяемые температурой (а не значением Щ термодинамические свойства — энтропию и теплоемкость) и электронов (определяющих не только электропроводность кристалла, но и в значительной степени зависимость [ о от объема, а значит — и уравнение состояния). Проявление вращательных степеней свободы для твердых тел мало характерно. Одним из интересных примеров таких тел является кристаллический фуллерен Сбо (другие фуллерены менее доступны в макроскопических количествах), для которого при температуре выше 60 К наблюдается свободное вращение почти сферических молекул вокруг своих кристаллографических позиций, которое при более низких температурах замораживается . Эта особенность проявляется в ряде интересных свойств фуллеренов, например сжимаемости и пластической деформируемости, и делает порошки на основе фуллеренов перспективными твердофазными смазочными материалами. [c.93]

Исследование кинетики каталитических процессов - одним из основных методов определения механизма катализа, знание которого необходимо для решения проблем научного и практичесюго плана,Кинетические данные при этом до.таны быть надежными и неискаженными макроскопическими факторами. К последним относят физические этапы переноса вещества.и тепла, затруднения в осуществлении которых приводят к концентрационным и температурным неоднородностям в реакционном объеме и внутри кусков пористого катализатора и тем самым оказывает искажающее влияние на кинетику процессов /17 К одному из видов макрофакторов В.А.Ройтер отнес такхе химические неоднородности в ишхте и по глубине зерен контакта, которые могут возникать вследствие химического взаимодействия катализатора с реакционной средой /2-А7 и неучет которых, также как и первых двух типов искажений, обесценивает результаты исследований как в теоретическом, так и в практическом отношениях. Большое внимание этому важному для катализа принцицу о воздейотвии реакционной системы на катализатор уделяет в своих работах Г.К.Боресков /Ь- . [c.90]

Скибо, Херцберг и Мансон [191] изучали характеристики роста усталостной трещины в полистироле в интервале значений коэффициента интенсивности напряжений и частоты. Образцы с нанесенным односторонним надрезом и испытываемые на растяжение компактные образцы, изготовленные из листов промышленного полистирола (с молекулярной массой 2,7-10 ), были подвергнуты циклическому нагружению с постоянной амплитудой на частотах 0,1, 1, 10 и 100 Гц, что соответствовало скоростям роста усталостной трещины от 4 10 до 4Х X10 см/цикл. При заданном значении интенсивности напряжений скорость роста усталостной трещины уменьшается с увеличением частоты, причем само уменьшение скорости роста наиболее сильно выражено при больших значениях интенсивности напряжения. Чувствительность данного полимера к частоте во всем исследованном интервале значений была объяснена влиянием переменной компоненты ползучести. В макроскопическом масштабе поверхность разрушения была двух различных типов. Прп низких значениях интенсивности напряжений наблюдалась зеркальная поверхность с высокой отражательной способностью, которая с увеличением интенсивности напряжения превращалась в шероховатую матовую поверхность. Повышая частоту, сдвигали переход между этими типами поверхности разрушения в сторону более высоких значений интенсивности напряжений. Микроскопическое исследование зеркальной поверхности выявило распространение обычной трещины вдоль одной трещины серебра, в то время как исследование шероховатой поверхности выявляло рост обычной трещины через большое число трещин серебра, причем все они в среднем были перпендикулярны оси приложенного напряжения. Электронное фракто-графическое исследование зеркальной области выявило много параллельных полос, перпендикулярных направлению роста обычной трещины, каждая из которых формировалась в процессе ее прерывистого роста в ряде усталостных циклов. Размер таких полос соответствовал размеру пластической зоны у вершины трещины, рассчитанной по модели Дагдейла. При высоких значениях интенсивности напряжений была получена новая система параллельных следов в матовой области, которая соответствовала приращению длины трещины за один цикл нагружения [191]. [c.412]

Другое проткЕоречис, заложенное в протон-электронной модели, можно обнаружить при рассмотрении статистики ядер изотопа N. Макроскопические сеойстез, такие как распределение энергии по молекулам газа, описываются классической статистикой Больцмана, но для ядер и элементарных частиц оказалось необходимым ввести новый статистический подход. На основе квантовой теории были разработаны два типа статистики. Если координаты двух идентичных частиц в системе можно взаимно переставить без изменения знака волновой функции, описывающей систему, то она подчиняется статистике Бозе—Эйнштейна. Однако, если волновая функция антисимметрична, другими словами, если знак волновой функции меняется при перестановке координат, то система подчиняется статистике Ферми —Дирака, причем различие состоит в том, что принцип запрета Паули [c.392]

Иллюстрируя это положение на примере колебательных химических реакций, Пригожин говорит Ведь что в самом деле получается Основа колебательной реакции — наличие двух типов молекул, способных превращаться друг в друга. Назовем один из них А (красные молекулы), другой В (синие).. Мы привыкли думать, что химическая реакция — это хаотические, происходящие наобум столкновения частиц. По этой логике взаимные превращения А и В должны приводить к усредненному цвету раствора со случайными вспышками красного нли синего, 11(, когда условия далеки от равновесия, происходит совершенно иное раствор в целом становится красным, потом синим, потом снова красным. По--пучается, будто молекулы как бы устанавливают связь между Собой на больших, макроскопических расстояниях через большие, макроскопические отрезки времени. Появляется нечто похожее на сигнал, по которому все А нли все В реагируют разом. Это действительно неожиданность, Ведь мы привыкли считать, что молекулы взаимодействуют только на близких расстояниях и ничего не знают о своих дальних соседях, А здесь система реагирует как единое целое. Такое поведение традиционно приписывалось [c.214]

Сплавы. Характерной особенностью металлов является их способность смешиваться друг с другом в расплавленном состоянии и образовывать гомогенные смеси. Они остаются гомогенными и после охлаждения. Системы, образующиеся при загверде-нии расплавленной смеси металлов, называются сплавами. В более широком смысле сплавы можно рассматривать как макроскопически однородные системы, состоящие из двух или нескольких металлов (реже — металлов и неметаллов). Строение сплавов может быть различным. Составные части сплавов могут образовать твердый раствор, либо макроод-нородную механическую смесь, или же химическое соединение -(интерметаллические соедниения). Образование того или иного типа сплава зависит от активности металлов. Системы в виде твердых растворов образуются между металлами одной и той же группы или же металлами, у которых близки радиусы атомов. [c.261]

Материя — это бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем, субстрат любых свойств, связей, отношевий и форм движения. Мат-ерия включает не только все непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но и все те, которые в принципе могут быть познаны в будущем на основе совершенствования средств наблюдения и эксперимента. Весь окружающий нас мир представляет собой движущуюся материю в ее бесконечно разнообразных формах и проявлениях, со всеми ее свойствами, связями и отношениями. Современной науке известны следующие типы материальных систем и соответствующие им структурные уровни материи элементарные частицы и поля (электромагнитное, гравитационное и др.), атомы, молекулы, макроскопические тела различных размеров, геологические системы. Земля и другие планеты, звезды, внутригалактические системы. Галактика, системы галактик, метагалактика, границы и структура которой пока еще не установлены. Современные границы познания структуры материи простираются от 10 до 1Q2 м, но и внутри этого диапазона может существовать множество еще неизвестных видов материи. — Прим. перев. [c.12]

Один из наиболее привлекательных аспектов теории устойчивости — ее промежуточное положение между детерминистическим описанием с помощью макроскопических уравнений (типа уравнения Навье — Стокса) и теорией случайных процессов. Само существование са.мопроизвольных флуктуаций является следствием того, что рассматриваемые системы состоят из большого числа частиц. Однако, когда система устойчива, флуктуации не важны, так как они затухают они влияют только на усредненное поведение статистических шумов. Положение радикально меняется, когда возникает неустойчивость. Тогда флуктуации растут и достигают макроскопических размеров. Как только достигнуто новое устойчивое состояние (стационарное или нестационарное), макроскопическое описание вновь становится справедливым. Однако даже здесь статистический аспект временного поведения остается существенным, так как характер нового устойчивого состояния может [c.108]

Поскольку константа скорости, 7]-постоянная времени, общая скорость релаксации складывается из скоростей по двум переходам. Если РГз и не равны нулю, то в общую скорость релаксации ядра /, очевидно, будет давать вклад разность заселенностей ядра з. Эго опровергает сделанное при определении предположение о том, что скорость изменения макроскопической намагниченности одного типа ядер зависит только от его собственного отклонения от равновесия и не связана с намагниченностью других ядер. Следовательно, в миого-спиновых системах простое измерение может не дать корректной информации. Это довольно важное замечание, ио оио не относится к нашей дискуссии (более подробное изложение см. в книге Ноггла и Ширмера [2], гл. 1, разд. О, Е и С). [c.149]

При иерархич построении квазигомогенного приближения производят операцию осреднения (сглаживания) флуктуаций порядка предыдущего (мелкомасштабного) структурного уровня Для этого необходимо, чтобы характерный масштаб / предыдущего уровня был много меньше харак терного масштаба L последующего уровня и система содержала на уровне L макроскопически большое число неоднородностей масштаба / Кроме того, должен существовать промежут размер X I X L) такой, чтобы параметры ф после осреднения по объему (или пов-сти Х ) прел ставлялись уже не флуктуирующими, а регулярными ф-ция ми пространств координат с характерным масштабом изменения L Масштаб X значительно превышает характерное расстояние, на к-ром взаимодействуют флуктуации масштаба/-т наз радиус корреляции Область осреднения размера X наз элементарным физ объемом (или макроточкой) Напр, для процесса хим абсорбции газа жидкостью в двухфазном реакторе барботажного типа / соответствует масштабу газового пузыря, а L-размеру реактора Осреднение концентрации компонентов в каждой фазе проводят по элементарному объему Х , содержащему достаточно большое число пузырей, но значительно уступающему объему реактора Линейный размер X выбирается с учетом интенсивности локального гидродинамич перемешивания Объем Х рассматривается как макроточка с эффективными (т е усредненными по времени наблюдения) значениями коэффициентов массоотдачи, уд тепловыделения, распределения в-в между фазами и т п, к-рые необходимы для составления кинетич ур-ний отдельньи стадий Ур-ния баланса массы и энергии затем составляют с учетом перемешивания в масштабе всего реактора [c.633]

Как же свойства симметрии орбитали /2 влияют иа электроциклические реакции > Дпя удобства рассмотрим макроскопическую обратимость раскрытия кольца циклобутадиена в бутадиен, зная, что любые факторы, проявляюпщеся в этом направлении реакции, так же проявляются и в прямой реакции Дпя образования связи между угперодами на конце я -системы положительная часть орбитали атома С, должна перекрываться с положительной частью орбитали атома (ипи отрицательная с отрицательной) Это перекрывание может быть достигнуто только при коиротаторном движении Дисротаторное движение приводит к перекрыванию орбиталей противоположного знака и щ>епятствует образованию связи Поскольку аналогичные свойства симметрии ВЗМО существуют и в других 4и я -системах, то коиротаторный тип будет также предпочтительным для всех термических электроциклических реакций этих систем [c.327]

В отличие от остальных дисперетых систем в аэрозолях отсутствует всякое взаимодействие между поверхностью частиц и газовой средой, а значит, отсутствуют силы, препятствующие сцеплению частиц между собой и с макроскопическими телами при соударении. Таким образом, аэрозоли являются агрегативно иеустшЬшвыми системами. Коагуляция в них происходит по типу быстр< коагуляции, т. е. каждое столкновение частиц приводит к их слипанию. [c.296]

Второе, неравновесное приближение учитывает ие рассматриваемые в статистико-механических теориях факторы структурной релаксации. При этом вопрос о формировании дискретных и сетчатых структур в растворах и о температурно-концентрацион-ных областях их длительного существования решается в значительной мере в зависимости от того, каким способом достигается соответствующая точка фазовой диаграммы. Из-за больших размеров макромолекул и соответственно огромных времен релаксации даже в области полной совместимости могут существовать равновесные и неравновесные надмолекулярные структуры, как дискретные, так и типа аморфных сеток, что было экспериментально доказано в работах [30, 31], Выделение макроскопической фазы полимера происходило с сохранением надмолекулярной морфологии структур, уже возникших непосредственно в растворах и расплавах полимеров. Вопрос о фазовод характере сеток, получающихся при разделении системы на две фазы, решается рассмотре- [c.64]

Рассмотрим систему в виде подсистемы магнитных ядер и подсистемы ПМЦ, причем химический тип ядер и частиц в первом приближении не учитываем. Выделим в многокомпонентной системе две взаимодействующие подсистемы. Первая подсистема включает неспаренные электроны парамагнитных центров раз.личной структуры. Вторая подсистема включает множество магнитных ядер всех без исключения компонентов смеси. Вторая подсистема делится на ряд групп ядер, различающихся между собой величиной химического сдвига резонансных частот. В дальнейшем мы исследуем взаимодействия подсистемы неспаренных электронов с каждой из групп магнитных ядер ядерной подсистемы. Очевидно, что точное решение задачи заключается в решении системы уравнений Шредингера для соответствующих спиновых волновых функций, что представляет слолсную задачу в теории магнетизма [43]. Для многокомпонентных систем такого точного решения, как известно, не существует [44]. Поэтому мы ограничимся феноменологическим макроскопическим подходом, исклю- [c.9]