Як пояснити гуманітарію, що таке квазістаціонарне стан

Чайка, Якої Плювати 13198

Прошу вибачення у передплатників, але останнього слова не буде.

Коли мова йде про квазістаціонарних (метастабільних) станах систем, то говорити треба не про час або швидкості протікання процесів, а про замкнутості системи. Льодовик тече, випаровується, змінює свою форму, на нього птиці паскудять. Льодовик - відкрита і дуже навіть динамічна (нехай навіть дуже "повільна") система.

Щоб для початку не вдаватися у всякі наукові нетрі, наведу приклад такої замкнутої квазістаціонарних системи, що називається, "на пальцях". Припустимо, у нас є умовна чашка з колонією з мільйона не відрізняються один від одного умовних клітин, і колонії цієї вже не день, не два, а багато років. І ми точно знаємо, що в кожен момент часу миттєво і безслідно гине рівно тисяча цих клітин, але в цей же самий момент часу інша тисяча клітин миттєво і успішно ділиться надвоє, утворюючи пару таких же не відрізняються один від одного і від товаришів по чашці клітин. У підсумку отримуємо замкнуту систему, в якій постійно відбуваються два процеси - загибель і ділення клітин, - але стан самої системи в кожен наступний момент часу не відрізняються від стану в попередній момент. Їх завжди мільйон. Це модель, наведена просто для прикладу.

Більш наближена до реальності (але не позбавлена ​​при цьому купи припущень і ідеалізацій - фізики це люблять) модель такого метастабильного стану - запаяний стакан (нехай не просто стакан, а навіть термос), доверху, без повітряного зазору заповнений чистою дистильованою водою. Стакан коштує на нашому ідеальному столі вже дуже довго, і все обурення в ньому релаксували, а температура вирівнялася і більше не змінюється. Як ми знаємо з курсу шкільної фізики, рідини відрізняються від твердих тіл (ну, крім усього іншого) тим, що їх молекули в жодній решітці не закріплені і можуть спонтанно "мінятися місцями". Не тільки можуть, а й постійно цим займаються. Ось і виходить, що сама маса води спокійно собі спочиває в склянці, нікуди не тече, температуру свою не змінює - її стан з часом не змінюється. Але всередині неї постійно відбуваються процес - відрізнити один від одного молекули води міняються місцями.

Трохи складніший (і від цього трохи більше цікавий) уявний експеримент (читай: модель!) - це квазістаціонарних прикордонні стани фазових переходів. Ми всі знаємо, що при нулі градусів лід тане. Рівне при тому ж нулі градусів вода замерзає. Якщо ж ми чисто теоретично маємо суміш наполовину складається з води, а на половину з льоду (причому для простоти вони не змішуються, а зверху у нас шар льоду, а знизу шар води), яку помістили в ідеальний ізольований термос при температурі рівно нуль градусів Цельсія (спойлер: це неможливо), то з часом (помітили тенденцію - квазістаціонарне стан існує в часі, хоча його існування справедливо в кожен момент) в цій суто замкнутій системі настане такий стан, що в кожне окреме мить співвідношення води і льоду буде постоянним- наприклад, строго навпіл. Однак в цей же самий час в нашому ідеальному термосі буде відбуватися два процеси, причому з однаковими швидкостями - деякий нескінченно малу кількість льоду на межі поділу середовищ буде танути і деякий таке ж нескінченно мала кількість води на цій же кордоні буде замерзати. Стан рівноважний - співвідношення льоду і води в системі не змінюється, - але стаціонарним його назвати ну ніяк не можна. Цей стан квазістаціонарне - процеси, що відбуваються на мікрорівні врівноважують один одного і ніяк не впливають на стан системи як цілого.

Телекомунікації, блоги, інтернет - ось це ось все

Ну, приблизно так: "Дивись і слухай, гуманітарний бро: є, наприклад, льодовик. Великий такий льодовик, навіть величезний. Так ось він, по суті своїй, в поточний момент часу знаходиться в стаціонарному стані: він сьогодні за масштабами, формі і масі такий же, як був учора. тобто, стационарен. тобто, нерухомий. тобто, його квантовий стан незмінно (це вже складно, але ти спробуй просто повірити мені на слово). але все це - тільки в порівнянні з вчорашнім днем !

Якщо ж, дорогий мій, ми порівняємо його поточні динамічні величини і енергію з тими ж показниками, скажімо, п'ятдесят років тому - ми отримаємо вже зовсім інше кіно: і менше став льодовик, і форма у нього із зірки змінилася на медузу, і маса його зменшилася відповідно.

Ось і виходить: наш льодовик жодного разу не стационарен, але в короткі проміжки часу проявляє саме що властивості стаціонарного об'єкта. І постарайся тепер якось жити з цим знанням ... "

Схожі статті