необратимый процесс

НЕОБРАТИМЫЙ ПРОЦЕСС - физ. процесс, к-рый может самопроизвольно протекать только в одном определённом направлении. К Н. п. относятся: диффузия, теплопроводность, вязкое течение, электропроводность и др. процессы, при к-рых происходит направленный пространственный перенос вещества, энергии, импульса или заряда. Релаксац. процессы и хим. реакции также являются Н. п. Все Н. п. неравновесные. Они изучаются с макроскопич. точки зрения в термодинамике неравновесных процессов. Классич. термодинамика устанавливает для них лишь неравенства, к-рые указывают их возможное направление. С микроскопич. точки зрения Н. п. изучаются в кинетике физической методами неравновесной статистич. механики. Систему, в к-рой произошли Н. п., нельзя вернуть в исходное состояние без того, чтобы в окружающей среде не осталось к--л. изменений. В замкнутых системах Н. п. всегда сопровождаются возрастанием энтропии, что является критерием Н. п. Согласно второму началу термодинамики, изменение энтропии dS связано с переданным системе кол-вом теплоты dQ при Н. п. неравенством dQ < TdS, где Т - абс. темп-pa. Возрастание энтропии системы в результате Н. п. в единицу времени в единице объёма описывается локальным производством энтропии s. Для Н. п. всегда s > 0. В открытых системах, к-рые могут обмениваться энергией или веществом с окружающей средой, при Н. п. энтропия системы, складывающаяся из полного производства её в системе и изменения из-за вытекания (или втекания) через поверхность системы, может оставаться постоянной или даже убывать. Однако во всех случаях производство энтропии в системе остаётся положительным.

Статистич. теория Н. п. строится на основе представления о молекулярном строении вещества. Возникновение статистич. теории Н. п. связано с работами Р. Клаузиуса (В. Clausius, 1857), Л. Больцмана (L. Boltzmann, 1866), Дж. Максвелла (J. Maxwell, 1867) по кинетич. теории газов.

В общей теории Н. п. исходят из Лиувилля уравнения для ф-ции распределения f по координатам и импульсам всех частиц системы или для статистич. оператора r. Эти ур-ния обратимы во времени, поэтому возникает вопрос, каким образом из обратимых ур-ний можно получить необратимые ур-ния диффузии, теплопроводности или гидродинамики вязкой жидкости. Это кажущееся противоречие можно объяснить тем, что необратимые ур-ния не являются следствием одних лишь ур-ний механики (классич. или квантовой), а требуют дополнит. предположений вероятностного характера, к-рые можно сформулировать в виде граничных условий для f или r. При этом из двух возможных решений ур-ния Лиувилля (запаздывающего и опережающего) отбирается лишь запаздывающее решение, к-рое соответствует возрастанию энтропии. Из ур-ния Лиувилля с граничным условием можно найти нерав-новесный статистич. оператор. Ур-ния теплопроводности и гидродинамики вязкой жидкости получаются при усреднении ур-ний движения для плотности энергии и плотности импульса с неравновесным статистич. оператором. В этих ур-ниях коэф. теплопроводности оказывается выраженным через временные корреляц. ф-ции потоков тепла, а вязкость - через временные корреляц. ф-ции потоков импульса с помощью Грина - Кубо формул.

Лит. см. при ст. Термодинамика неравновесных процессов Н Кинетика физическая. Д. Н. Зубарев.

   <<      Предметный указатель      >>