Неравновесное стан - фізична енциклопедія

В системі, що знаходиться в Н. с. відбуваються незворотні процеси переносу (теплопровідність, дифузія і т. д.), к-які прагнуть повернути систему в стан термодинамич. (Або статистич.) Рівноваги, якщо немає що перешкоджають цьому чинників: відведення (або підведення) енергії і речовини з системи. В іншому випадку можливе прагнення системи не до рівноважного стану, а до стаціонарного Н. с. коли виробництво ентропії в системі компенсується її відведенням з системи. Н. с. час існування яких брало дуже велике, наз. метастабільними станами. У термодинаміки Н. с. визначається залежними від часу і просторів. координат термодинамич. параметрами [температурою T (x, t). хім. потенціалами mi (x, t) компонент, гидродинамич. швидкістю u (x, t)]. відповідними станом квазірівноваги в малих обсягах системи. Для цих величин термодинаміка нерівноважних процесів дозволяє отримати ур-ня, що визначають перенос речовини, енергії, імпульсу, т. Е. Ур-ня дифузії. теплопровідності і ур-ня Нав'є - Стокса для в'язкої течії рідини.

У статистич. теорії в загальному випадку середовищ, що складаються з взаємодіючих частинок, Н. с. визначається залежить від часу ф-цією розподілу всіх частинок по координатам і імпульсам або відповідним ста-.тістіч. оператором. Однак таке визначення Н. с. має занадто загальний характер, зазвичай досить описувати Н. с. менш детально, на основі огрублённого або т. н. скороченого опису. Напр. для газу малої щільності досить знати одночасткову ф-цію розподілу за координатами і імпульсам будь-який з частинок, що задовольняє кінетичного рівняння Больцмана і повністю визначає пор. значення щільності енергій, імпульсу і числа частинок і їх потоки. Для станів, близьких до рівноважного, можна отримати рішення кинетич. ур-ня, залежне від Т (х, t). mi (x, t). u (x, t) і їх градієнтів і дозволяє вивести ур-ня перенесення для газу. Однак ф-ція розподілу по енергіях для частинок газу в стаціонарному Н. с. може сильно відрізнятися від рівноважного розподілу Максвелла. Напр. для електронів в напівпровідниках в сильному електричні. поле, що повідомляє електрони велику енергію, втрачає сенс навіть поняття темп-ри електронів, а ф-ція розподілу відрізняється від макс-велловской і сильно залежить від прикладеного поля.

У загальному випадку для станів, близьких до рівноважного, можна знайти реакцію системи на обурення, викликане зовн. прикладеним полем (механічні. обурення), к-раю визначається запізнілими Гріна функціями в статистичній фізиці. Якщо Н. с. обумовлено внутр. неоднородностями в системі, напр. неоднозначних-народностей темп-ри, хім. потенціалу, гидродинамич. швидкості (тримаючи. обурення), то можна знайти поправки до рівноважної ф-ції розподілу, що залежать від часу лише через T (x, t). mi (х, t). u (x, t) і їх градієнти. Це дозволяє отримати систему ур-ний перенесення з кинетич. коеф. обумовленими Гріна - Кубо формулами через тимчасові кореляції. ф-ції потоків.

Схожі статті