Дисипативна п'ятниця - фізична енциклопедія

Дисипативна середовища - розподілена фіз. система, в якій енергія одних рухів або полів (зазвичай упорядкованих) необоротним чином переходить в енергію ін. рухів або полів (зазвичай хаотичних). Фактично Дисипативна все реальні середовища, бо відповідно до загального принципу зростання ентропії будь-яка замкнута система прагне перейти в термодинамічно рівноважний стан, т. Е. Звести нанівець регулярний рух, перетворюючи його енергію в тепло. Тому Д. с. наз. також поглинає або середовищем з втратами. Умовно розрізняють слабку і сильну дисипації в залежності від значень параметра. де W - щільність енергії, P - щільність потужності втрат, - недо-рої характерний час процесу, хоча, строго кажучи, поняття запасеної енергії може бути встановлено однозначно тільки в граничному випадку середовища без втрат (консервативної середовища).

Диссіпація енергії в Д. с. зазвичай обумовлена ​​великим числом індивідуальних актів зіткнень частинок середовища, що знаходяться в хаотичний. русі. Напр. зіткнення молекул в газах призводять до незворотних процесів внутрішнього тертя (в'язкості) і теплопровідності. з до-римі зазвичай зв'язується диссипация механічні. енергії. Однак існують і колективні (і в цьому сенсі бесстолкновітельние) механізми поглинання енергії. Наїб. характерним прикладом є Ландау загасання в плазмі або в плазмоподобних Д. с. в цьому випадку хвильовий обурення віддає свою енергію резонансних частинок. При феноменологіч. описі необоротних процесів, що призводять до дисипації енергії, як правило, вводять характеризують їх параметри Д. с. коеф. сдвиговой, об'ємної, динамічний. і турбулентної в'язкості, коеф. теплопровідності, електричні. провідність середовища та ін. В лінійних Д. с. часто використовують спектральне подання полів (рухів) у вигляді суми або інтеграла по гармонич. ф-ціям (складовим), кожну з яких брало можна розглядати як самостійно здійсненне рух. При комплексному описі тимчасових процес. t - час, - кутова частота] нек-риє з параметрів, що характеризують Д. с. також можна уявити в комплексній формі. Традиційним є приклад з ел - магн. коливаннями (або хвилями), коли середовище з діелектричної. проникністю і провідністю описується за допомогою комплексної проникності або комплексної провідності. При цьому, як правило, і величини є ф-ціями частоти, т. Е. В загальному випадку така Д. с. поводиться як диспергуюча середу .Прічём действит. і уявна частини цих комплексних параметрів не можуть бути довільними в усій області зміни - вони пов'язані дисперсійними співвідношеннями. Параметри Д. с. відповідальні за дисипації (в даному випадку), визначають також і спектр флуктуації фіз. величин в Д. с. (Див. Флуктуаційна-диссипативная теорема).

Особливу роль в природних і в штучно створених (експери. І техн. Установки) умовах грають нерівноважні Д. с.- середовища, поглинання енергії в яких брало може компенсуватися надходженням її ззовні, через зовн. поля і потоки (маси, заряду і т. п.); при цьому можна розрізняти початкові та постійно підтримувані відхилення ф-ції розподілу часток по енергіях від рівноважної. Джерела цих відхилень (напр. Джерела инверсной населеності в лазерах) часто наз. накачуванням. У нерівноважних Д. с. можливі нестійкі руху, зумовлені саме наявністю диссипации. Напр. в'язкість здатна надавати дестабілізуючий вплив на обурення в прикордонних шарах гидродинамич. течій. У ряді випадків такі нестійкості призводять до встановлення вимушених коливань і автоколивань. т. е. таких самоузгоджених коливальних рухів, при яких надходження енергії із зовнішнього (зазвичай неколебательного) джерела компенсується диссипативними втратами. Напр. в турбулентних течіях енергія потоку передається спочатку великим вихором, а потім, в результаті нелінійних взаємодій, - вихором все більш і більш дрібномасштабним. Так триває до тих пір, поки не вступить в гру в'язкість, к-раю згладжує градієнти швидкості, перетворюючи енергію вихорів в тепло. У нерівноважних Д. с. можливо також утворення дисипативних структур.

Літ .: Ландау Л. Д. Ліфшиц E. M. Гідродинаміка, 3 вид. M. 1986; їх же, Статистична фізика, ч. 1, 3 видавництва. M. 197ft; їх же, Електродинаміка суцільних середовищ, 2 видавництва. M. 1982; Ісакович M. А. Загальна акустика, M. 1973; Шлихтинг Г. Теорія прикордонного шару, M. тисячі дев'ятсот сімдесят чотири.

Схожі статті