диссипативная среда

Диссипация энергии в Д. с. обычно обусловлена большим числом индивидуальных актов столкновений частиц среды, находящихся в хаотич. движении. Напр., столкновения молекул в газах приводят к необратимым процессам внутреннего трения (вязкости)и теплопроводности, с к-рыми обычно связывается диссипация механич. энергии. Однако существуют и коллективные (и в этом смысле бесстолкновительные) механизмы поглощения энергии. Наиб. характерным примером является Ландау затухание в плазме или в плазмоподобной Д. с., в этом случае волновое возмущение отдаёт свою энергию резонансным частицам. При феноменологич. описании необратимых процессов, приводящих к диссипации энергии, как правило, вводят характеризующие их параметры Д. с.: коэф. сдвиговой, объёмной, динамич. и турбулентной вязкости, коэф. теплопроводности, электрич. проводимость среды и др. В линейных Д. с. часто используют спектральное представление полей (движений) в виде суммы или интеграла по гармонич. ф-циям (составляющим), каждую из к-рых можно рассматривать как самостоятельно осуществимое движение. При комплексном описании временных процес , t - время, - угловая частота] нек-рые из параметров, характеризующих Д. с., также можно представить в комплексной форме. Традиционным является пример с эл--магн. колебаниями (или волнами), когда среда с диэлектрич. проницаемостью и проводимостью описывается с помощью комплексной проницаемости или комплексной проводимости . При этом, как правило, и величины являются ф-циями частоты , т. е. в общем случае такая Д. с. ведёт себя как диспергирующая среда .Причём действит. и мнимая части этих комплексных параметров не могут быть произвольными во всей области изменения - они связаны дисперсионными соотношениями. Параметры Д. с., ответственные за диссипацию (в данном случае ), определяют также и спектр флуктуации физ. величин в Д. с. (см. Флуктуационно-диссипативная теорема).

Особую роль в природных и в искусственно созданных (эксперим. и техн. установки) условиях играют неравновесные Д. с.- среды, поглощение энергии в к-рых может компенсироваться поступлением её извне, через внеш. поля и потоки (массы, заряда и т. п.); при этом можно различать изначальные и постоянно поддерживаемые отклонения ф-ции распределения частиц по энергиям от равновесной. Источники этих отклонений (напр., источники инверсной населённости в лазерах) часто наз. накачкой. В неравновесных Д. с. возможны неустойчивые движения, обусловленные именно наличием диссипации. Напр., вязкость способна оказывать дестабилизирующее воздействие на возмущения в пограничных слоях гидродинамич. течений. В ряде случаев такие неустойчивости приводят к установлению вынужденных колебаний и автоколебаний, т. е. таких самосогласованных колебательных движений, при к-рых поступление энергии из внешнего (обычно неколебательного) источника компенсируется диссипативными потерями. Напр., в турбулентных течениях энергия потока передаётся сначала крупным вихрям, а затем, в результате нелинейных взаимодействий,- вихрям всё более и более мелкомасштабным. Так продолжается до тех пор, пока не вступит в игру вязкость, к-рая сглаживает градиенты скорости, преобразуя энергию вихрей в тепло. В неравновесных Д. с. возможно также образование диссипативных структур.

Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц E. M., Гидродинамика, 3 изд., M., 1986; их же, Статистическая физика, ч. 1, 3 изд., M., 197ft; их же, Электродинамика сплошных сред, 2 изд., M., 1982; Исакович M. А., Общая акустика, M., 1973; Шлихтинг Г., Теория пограничного слоя, M., 1974.

M. А. Миллер, В. П. Реутов.

   <<      Предметный указатель      >>