nepusiausvirųjų vyksmų termodinamika

nepusiáusvirųjų vyksm termodināmika, termodinamikos šaka, nagrinėjanti nepusiausviras makroskopines sistemas. Klasikinė termodinamika nepusiausviruosius reiškinius apibūdina kokybiškai (nelygybių pavidalo sąryšiais). Nepusiausvirųjų vyksmų termodinamika naudoja laiko kintamąjį, todėl reiškinius aprašo kiekybiškai, bet nesinaudoja sistemų sandaros mikroskopiniais modeliais, todėl jos išvados gana bendros. Nepusiausvirojoje sistemoje pernešama masė, energija, elektros krūvis ir kita. Pernašą kiekybiškai apibūdina srautų tankiai j_i, o ją sukelia tam tikrų dydžių (temperatūros, elektrinio potencialo ir kitų) gradientai. Priežastis kiekybiškai apibūdina jėgos X_l; čia i, l reiškia srauto, jėgos rūšį arba vektoriaus komponentę, jei tankis ir jėga yra vektoriai. Pagrindinis nepusiausvirųjų vyksmų termodinamikos uždavinys – nustatyti ir ištirti srautų tankių ir jėgų sąryšį. Spręsdama šį uždavinį nepusiausvirųjų vyksmų termodinamika remiasi trimis dėsniais. Tariama, jog sistema yra vietinės pusiausvyros, t. y., kad visa sistema nepusiausvira, bet mažos makroskopinės jos dalys – pusiausviros. Teorijoje tokia dalis (ja gali būti vienetinio tūrio, vienetinės masės ar kita dalis) vaizduojama tašku, jai galioja pagrindinė termodinamikos lygybė, iš kurios bei masės ir energijos tolydumo (tvermės) lygčių randama pagrindinė nepusiausvirųjų vyksmų termodinamikos lygtis, nusakanti entropijos tankio s kitimą: $\frac{\partial s}{\partial t}+\text{div}{j}_s={\sigma }_s$, čia t – laikas, j_s – entropijos srauto tankis, σ_s – entropijos išeiga, nusakanti sistemos vienetiniame tūryje per vienetinę trukmę vidinių šaltinių sukurtą entropijos kiekį. Išraiškos j_s ir σ_s priklauso nuo konkrečių sąlygų, bet visada šilumos srauto tankis j_Q = Tj_s (T – termodinaminė temperatūra), o ${\sigma }_s=\sum _i{j}_i{X}_i\ge 0$ (čia sumuojama visomis jėgomis, lygybė galioja tik pusiausvyros atveju). Iš σ_s išraiškos nustatomos visos jėgos. Stebėjimais nustatyta, kad tam tikros rūšies srautą kuria visos sistemoje veikiančios jėgos, pvz., šilumos srautą lemia ne tik temperatūros, bet ir dalelių tankio, elektrinio potencialo (jei dalelės elektringosios) ir kiti gradientai. Šitai išreiškia tiesinių sąryšių dėsnis $j_i=\sum _l{k}_{\mathit{il}}{X}_l$; čia k_il – kinetiniai koeficientai. Kinetiniai koeficientai nustatomi eksperimentiškai arba apskaičiuojami statistinės fizikos metodais. Kinetinių koeficientų simetrijos dėsnis (Onsagerio dėsnis): jei sistema nesisuka ir nėra magnetinio lauko, tai k_il = k_li. Nepusiausvirųjų vyksmų termodinamika tiria šilumos laidumo, elektros laidumo, difuzijos, termoelektrinius, galvanometrinius, termodifuzijos ir kitus reiškinius, nustato pernašos koeficientų (šilumos laidumo, difuzijos ir kitų koeficientų) išraiškas kinetiniais koeficientais, tiria šių išraiškų savybes. Yra atvejų, kai nepusiausvirųjų vyksmų termodinamikos metodai netinka, pvz., kai išorinės sąlygos taip sparčiai kinta, jog vietinė pusiausvyra nespėja susidaryti, arba kai jėgas nusakantys dydžių gradientai tokie dideli, jog tiesinių sąryšių dėsnis nebegalioja. Nepusiausvirųjų vyksmų termodinamikos išvadas pagrindžia nepusiausvirųjų sistemų statistinė fizika.

2469