Стартовая Предметный указатель Новости науки и техники
Новости науки и техники
Водород, как альтернативное топливо.
Как известно наша планета богата энергоносителями, которые, вот уже не одну сотню лет, исправно служат человеку, делая его жизнь более комфортной. Но так же известно, что запасы полезных ископаемых, из которых получают эти энергоносители, с каждым годом всё уменьшаются, а их стоимость в связи с этим растёт, не говоря уже о загрязнении окружающей среды путём выброса в атмосферу продуктов сгорания. Далее...

Диссипативная среда

диссипативная среда

ДИССИПАТИВНАЯ СРЕДА - распределённая физ. система, в к-рой энергия одних движений или полей (обычно упорядоченных) необратимым образом переходит в энергию др. движений или полей (обычно хаотических). Фактически диссипативны все реальные среды, ибо в соответствии с общим принципом возрастания энтропии любая замкнутая система стремится перейти в термодинамически равновесное состояние, т. е. свести на нет регулярное движение, преобразуя его энергию в тепло. Поэтому Д. с. наз. также поглощающей или средой с потерями. Условно различают слабую и сильную диссипацию в зависимости от значений параметра 1119933-328.jpg , где W - плотность энергии, P - плотность мощности потерь, 1119933-329.jpg- нек-рое характерное время процесса, хотя, строго говоря, понятие запасённой энергии может быть установлено однозначно только в предельном случае среды без потерь (консервативной среды).

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 (вязкоститеплопроводности, 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 процес1119933-330.jpg , t - время, 1119933-331.jpg - 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 1119933-332.jpgи проводимостью 1119933-333.jpg описывается с помощью комплексной проницаемости 1119933-334.jpg или комплексной проводимости 1119933-335.jpg . При этом, как правило, и величины 1119933-336.jpg являются ф-циями частоты 1119933-337.jpg, 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 1119933-338.jpg - они связаны дисперсионными соотношениями. Параметры Д. с., ответственные за диссипацию (в данном случае 1119933-339.jpg), 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