Предыдущая страница реферата | 4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14 | Следующая страница реферата

[pic]

Рис. 2.7. Ячейки Бенара : а) - общий вид структуры б) - отдельная ячейка.

Эта структура образовалась в ртути , налитой в плоский широкий сосуд , подогреваемый снизу , после того как температурный градиент превысил некоторое критическое значение . Весь слой ртути (или другой вязкой жидкости) распадался на одинаковые вертикальные шестигранные призмы с определенным соотношением между стороной и высотой (ячейки Бенара). В центральной области призмы жидкость поднимается , а вблизи вертикальных граней - опускается . Возникает разность температур Т между нижней и верхней поверхностью (Т = Т2 - Т1 ( 0 .Для малых до критических разностей
(Т ( (Тkp жидкость остается в покое , тепло снизу вверх передается путем теплопроводности . При достижении температуры подогрева критического значения Т2 = Тkp (соответственно (Т = (Тkp ) начинается конвекция . При достижении критического значения параметра Т , рождается , таким образом , пространственная диссипативная структура . При равновесии температуры равны
Т2 =Т1 , (Т = 0 . При кратковременном подогреве (подводе тепла) нижней плоскости , то есть при кратковременном внешнем возмущении температура быстро станет однородной и равной ее первоначальному значению . Возмущение затухает , а состояние - асимптотически устойчиво. При длительном , но до критическом подогреве ( (Т ( (Тkp ) в системе снова установится простое и единственное состояние , в котором происходит перенос к верхней поверхности и передачи его во внешнюю среду (теплопроводность) , рис. 2.8 , участок а .
Отличие этого состояния от равновесного состояния состоит в том , что температура , плотность , давление станут неоднородными . Они будут приблизительно линейно изменяться от теплой области к холодной .

[pic]

Рис. 2.8. Поток тепла в тонком слое жидкости.

Увеличение разности температур (Т , то есть дальнейшее отклонение системы от равновесия , приводит к тому , что состояние неподвижной теплопроводящей жидкости становится неустойчивым участок б на рисунке
2.8. Это состояние сменяется устойчивым состоянием (участок в на рис.
2.8) , характеризующимся образованием ячеек . При больших разностях температур покоящаяся жидкость не обеспечивает большой перенос тепла , жидкость (вынуждена( двигаться , причем кооперативным коллективным согласованном образом.

Далее этот вопрос рассматривается в 3 главе.

2.3.1в. ЛАЗЕР , КАК САМООРГАНИЗУЮЩАЯСЯ

СИСТЕМА.

Итак , в качестве примера физической системы , упорядоченность которой есть следствие внешнего воздействия , рассмотрим лазер.

При самом грубом описании лазер - это некая стеклянная трубка , в которую поступает свет от некогерентного источника (обычной лампы) , а выходит из нее узконаправленный когерентный световой пучок , при этом выделяется некоторое количества тепла.
[pic]

При малой мощности накачки эти электромагнитные волны , которые испускает лазер , некоррелированные , и излучение подобно излучению обычной лампы. Такое некогерентное излучение - это шум , хаос. При повышении внешнего воздействия в виде накачки до порогового критического значения некогерентный шум преобразуется в (чистый тон( , то есть испускает число синусоидальная волна - отдельные атомы ведут себя строго коррелированным образом , самоорганизуются.

Лампа ( Лазер

Хаос ( Порядок

Шум ( Когерентное излучение

В сверхкритической области режим (обычной лампы( оказывается не стабильным , а лазерный режим стабильным , рисунок 2.9.

[pic]
Рис. 2.9. Излучение лазера в до критической (а) и сверхкритической (б) области.

Видно , что образование структуры в жидкости и в лазере формально описывается весьма сходным образом . Аналогия связана с наличием тех же самых типов бифуркаций в соответствующих динамических уровнях.

Подробнее этот вопрос рассмотрим в практической части , в 3 главе.

2. ХИМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ .

В этой области синергетика сосредотачивает свое внимание на тех явлениях
, которые сопровождаются образованием макроскопических структур . Обычно если дать реагентам про взаимодействовать, интенсивно перемешивая реакционную смесь, то конечный продукт получается однородный . Но в некоторых реакциях могут возникать временные, пространственные или смешанные ( пространственные - временные) структуры . Наиболее известным примером может служить реакция Белоусова - Жаботинского .

2.3.2а. РЕАКЦИЯ БЕЛАУСОВА - ЖАБОТИНСКОГО.

Рассмотрим реакцию Белоусова -Жаботинского . В колбу сливают в определенных пропорциях Ce2(SO4) , KBrO3 , CH2(COOH)2, H2SO4 , добавляют несколько капель индикатора окисления - восстановления - ферроина и перемешивают . Более конкретно - исследуются окислительно - восстановительные реакции

Ce 3+_ _ _ Ce 4+ ; Ce 4+_ _ _ Ce 3+ в растворе сульфата церия , бромида калия , малоковой кислоты и серной кислоты . Добавление феррогена позволяет следить за ходом реакции по изменению цвета ( по спектральному поглащению ) . При высокой концентрации реагирующих веществ , превышающих критическое значение сродства , наблюдаются необычные явления .

При составе сульфат церия - 0,12 ммоль/л бромида калия - 0,60 ммоль/л малоковой кислоты - 48 ммоль/л

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: сочинения по русскому языку, личные сообщения.





Предыдущая страница реферата | 4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14 | Следующая страница реферата