Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Dissipate )
Перейти к навигации Перейти к поиску

В термодинамике , рассеивание является результатом необратимого процесса , который имеет место в однородных термодинамических системах . В процессе диссипативного, энергия ( внутренний , объемный поток кинетический , или системный потенциал ) преобразование от начальной формы до конечной формы, в которой емкость окончательной формы , чтобы сделать механическую работу меньше , чем у исходной формы. Например, передача тепла является диссипативной, поскольку это передача внутренней энергии от более горячего тела к более холодному. Следуя второму закону термодинамики ,энтропия изменяется с температурой (снижает способность комбинации двух тел выполнять механическую работу), но никогда не уменьшается в изолированной системе.

Эти процессы производят энтропию с определенной скоростью. Умножение скорости производства энтропии на температуру окружающей среды дает рассеиваемую мощность . Важными примерами необратимых процессов являются: тепловой поток через тепловое сопротивление , поток жидкости через сопротивление потоку, диффузия (перемешивание), химические реакции и электрический ток, протекающий через электрическое сопротивление ( джоулев нагрев ).

Определение [ править ]

Термодинамические диссипативные процессы по существу необратимы. Они производят энтропию с конечной скоростью. В процессе, в котором температура локально непрерывно определяется, локальная плотность скорости производства энтропии, умноженная на локальную температуру, дает локальную плотность рассеиваемой мощности. [Требуется определение!]

Отдельное явление диссипативного процесса не может быть описано с помощью какого-то одного гамильтонова формализма. Диссипативный процесс требует набора допустимых индивидуальных гамильтоновых описаний, которые точно описывают неизвестное фактическое конкретное возникновение интересующего процесса. Это включает трение и все подобные силы, которые приводят к декогерентности энергии, то есть преобразованию когерентного или направленного потока энергии в косвенное или более изотропное распределение энергии.

Энергия [ править ]

«Преобразование механической энергии в тепло называется рассеянием энергии». - François Roddier [1] Термин также применяется к потере энергии из-за образования нежелательного тепла в электрических и электронных цепях.

Вычислительная физика [ править ]

В вычислительной физике числовая диссипация (также известная как «числовая диффузия») относится к определенным побочным эффектам, которые могут возникнуть в результате численного решения дифференциального уравнения. Когда чистое уравнение адвекции , не имеющее диссипации, решается методом численной аппроксимации, энергия начальной волны может быть уменьшена аналогично диффузионному процессу. Говорят, что такой метод содержит «диссипацию». В некоторых случаях намеренно добавляется «искусственная диссипация» для улучшения характеристик численной устойчивости решения. [2]

Математика [ править ]

Формальное математическое определение диссипации, которое обычно используется при математическом исследовании динамических систем , сохраняющих меру , дается в блуждающем множестве статьи .

Примеры [ править ]

В гидротехнике [ править ]

Рассеяние - это процесс преобразования механической энергии нисходящей воды в тепловую и акустическую. В руслах ручьев спроектированы различные устройства для уменьшения кинетической энергии текущих вод, чтобы уменьшить их эрозионный потенциал на берегах и дне рек . Очень часто эти устройства выглядят как небольшие водопады или каскады , где вода течет вертикально или по каменной наброске, чтобы потерять часть своей кинетической энергии .

Необратимые процессы [ править ]

Важными примерами необратимых процессов являются:

  1. Тепловой поток через тепловое сопротивление
  2. Поток жидкости через сопротивление потоку
  3. Распространение (смешивание)
  4. Химические реакции [3] [4]
  5. Электрический ток протекает через электрическое сопротивление ( Джоулев нагрев ).

Волны или колебания [ править ]

Волны или колебания со временем теряют энергию , обычно из-за трения или турбулентности . Во многих случаях «потерянная» энергия повышает температуру системы. Например, говорят , что волна , теряющая амплитуду , рассеивается. Точный характер эффектов зависит от природы волны: например, атмосферная волна может рассеиваться близко к поверхности из-за трения с земной массой, а на более высоких уровнях из-за радиационного охлаждения .

История [ править ]

Смотрите также: Хронология термодинамики

Концепция диссипации была введена в область термодинамики Уильямом Томсоном (лорд Кельвин) в 1852 году. [5] Лорд Кельвин пришел к выводу, что подмножество вышеупомянутых необратимых диссипативных процессов будет происходить, если процесс не управляется «идеальной термодинамикой». двигатель". К процессам, которые определил лорд Кельвин, относились трение, диффузия, теплопроводность и поглощение света.

См. Также [ править ]

  • Производство энтропии
  • Борьба с наводнениями
  • Принцип максимальной энтропии
  • Двумерный газ

Ссылки [ править ]

  1. ^ Роддье Ф., Thermodynamique de l'évolution (Термодинамика эволюции) , условно-досрочное освобождение, 2012
  2. ^ Томас, Дж. В. Численное уравнение в частных производных: конечно-разностные методы. Springer-Verlag. Нью-Йорк. (1995)
  3. ^ Гленсдорфа П., Пригожин И. (1971). Термодинамическая теория структуры, стабильности и флуктуаций , Wiley-Interscience, Лондон, 1971, ISBN  0-471-30280-5 , стр. 61.
  4. ^ Eu, BC (1998). Неравновесная термодинамика: метод ансамбля , Kluwer Academic Publications, Dordrecht, ISBN 0-7923-4980-6 , стр. 49, 
  5. ^ W. Thomson Об универсальной тенденции в природе к рассеиванию механической энергии Philosophical Magazine, Ser. 4, стр. 304 (1852 г.).