онсагера теорема

ОНСАГЕРА ТЕОРЕМА (принцип Онсагера) - одна из осн. теорем термодинамики неравновесных процессов, устанавливающая свойства симметрии кинетических коэффициентов. Доказана Л. Онсагером в 1931. Кинетич. коэф. L_ik определяют как коэф. в линейных соотношениях между термодинамич. силами X_k и потоками причём скорость изменения энтропии (производство энтропии) равна

Согласно О. т., L_ik = L_kj в отсутствие магн. поля и вращения системы как целого. Если на систему действует внеш. магн. поле Н или она вращается с угл. скоростью "омега", то

Эти соотношения симметрии наз. соотношениями взаимности Онсагера.
О. т. устанавливает связь между кинетич. коэф. при перекрёстных эффектах, описывающих влияние термодинамич. силы Xk на поток J_i и термодинамич. силы X_iна поток J_k при ik, напр. связь между коэф. термодиффузии и коэф. Дюфура эффекта - явления, обратного термодиффузии.
О. т. является следствием микроскопич. обратимости ур-ний механики, т. е. инвариантности ур-ний движения относительно обращения времени (замены t - > - t). Инвариантность относительно обращения времени означает, что при изменении направлений скоростей с всех частиц на обратные (и одноврем. изменении направлений Н и) частицы будут двигаться в обратном направлении по своим прежним траекториям. Изменение направлений Н инеобходимо потому, что иначе при замене v - > - v сила Лоренца и сила Кориолиса, пропорциональные [vH] и, изменили бы свои направления на обратные.
Онсагер рассмотрел также общий случай, когда отклонение системы от термодинамич. равновесия определяется параметрами и, симметричными и антисимметричными относительно обращения времени. Термодинамич. силы равны где - отклонение энтропии от её равновесного значения; потоки равны При малом отклонении системы от термодинамич. равновесия имеют место линейные феноменологич. соотношения между X_i, Y_iи J_k , I_k:

В этом случае соотношения Онсагера принимают вид

а скорость изменения энтропии описывается билинейным выражением относительно потоков и термодинамич. сил, входящих в феноменологич. соотношения:

Доказательство О. т. основано на термодинамич. теории флуктуаций с использованием гипотезы о характере их затухания и свойства микроскоппч. обратимости. О. т. справедлива также для векторных и тензорных потоков, причём для тензорных кинетич. коэф. соотношения Онсагера таковы: = где - матрица, транспонированная к L. При линейном преобразовании потоков и термодинамич. сил соотношения Онсагера для новых кинетич. коэф. сохраняются, если преобразование оставляет неизменным производство энтропии.
В статистич. теории необратимых процессов получают выражения для кинетич. коэф. в виде временных корреляц. ф-ций потоков (см. Грина - Кубо формулы ),из к-рых с учётом микроскопич. обратимости непосредственно следуют соотношения взаимности Онсагера.

Лит. см. при ст. Термодинамика неравновесных процессов, Онсагера гипотеза.

Д. Н. Зубарев.