Az Orosz Föderáció Felsőoktatási Minisztériuma

3. számú próbatétel

1. kérdés. Mi felel meg az egyensúlyi állapotnak és hogyan lehet megsérteni?

Válasz. Az egyensúlyi állapot olyan állapot, amelyben termodinamikai rendszer jön létre állandó külső körülmények között. A termodinamika második törvénye szerint bármely elszigetelt rendszerben (azaz, amely nem tapasztal más testek hatását) a rendszer spontán módon csak olyan folyamatokat dolgoz ki, amelyek olyan állapotba kerülnek, amely később nem változik. A rendszer ilyen állapotát egyensúlynak nevezik. A rendszer akkor is elérhető, ha nincs elszigetelve, de állandó külső körülmények között.

Annak érdekében, hogy a rendszer kiegyensúlyozódjon, szükség van a külső körülmények megváltoztatására vagy a rendszer belső energiaának emelésére (csökkentésére).

A termikus egyensúly koncepciója sokkal bonyolultabb, mint a hőátadás által okozott hőmérsékletkiegyenlítés. A vizet egy üres edénybe helyezzük és lezárjuk. A víz elkezd elpárologni, és a tartály belsejében vízgőz képződik. Ez megnő, amíg a termikus egyensúly meg nem születik, és ezután állandó marad. A hőmérséklet növelésével a külső körülményeket megváltoztatjuk. A vízgőz mennyisége és annak nyomása újra növekedni fog, amíg egy új, a megemelt hőmérsékletnek megfelelő termikus egyensúlyi helyzet meg nem születik. Így minden új termikus egyensúly esetén a vízgőz igen határozott, egyensúlyi nyomásnak felel meg.

A termikus egyensúly koncepciója alkalmazható a fázisátalakításokra, a kémiai reakciókra, a természeti jelenségekre bármely olyan rendszerben, amely betartja a termodinamika első és második törvényeit. A termodinamika meghatározza a termikus egyensúlyi kritériumokat. A fejlődés folyamata során megszerezte az alapvető fizikai elmélet jellegét.

2. kérdés: Mit jelent a "szinergetika" kifejezés?

Válasz. A szinergetika az önszerveződés elmélete, mivel az anyag képes dolgozni a termodinamikai egyensúly, az önszerveződés és az önbonyolítás ellen. A szinergetika fejlődése több évtizeddel ezelőtt kezdődött, és jelenleg több irányba fejlődik: a szinergetika (G. Haken), az egyensúlyi termodinamika (I. Prigogine) és mások. A szinergetika eddig integráló interdiszciplináris trendgé vált.

A szinergetika azt állítja, hogy megnyit egyfajta univerzális mechanizmust, amelyen keresztül az önszerveződés mind életben, mind pedig élettelen természetben történik. Az önszerveződés egy nyílt, egyensúlyi rendszer spontán átmenetét jelenti a kevésbé összetett és rendezett szervezeti formákról. Ebből következik, hogy a szinergetika tárgya nem lehet semmiféle rendszer, csak azok, amelyek legalább két feltételnek megfelelnek:

1) nyitottnak kell lenniük, vagyis cserélniük kell az anyagot vagy energiát a külső környezetgel;

2) nem kell egyensúlyban lenniük, vagyis olyan állapotban vannak, amely távol áll a termodinamikai egyensúlytól.

Az ilyen rendszerek élő sejtek, szervezetek, ökológiai rendszerek, emberi kollektívák, komplex gépek.

Az ilyen rendszerek fejlesztési ciklusában két fázis figyelhető meg:

1) a zökkenőmentes evolúciós fejlődés időszaka jól megjósolt lineáris változásokkal, ami a rendszert instabil kritikus állapotba hozza;

2) a kritikus állapotból való kilépés egyetlen pillanatban, hirtelen, és átmenet egy új stabil állapotra. A rendszer átállása egy új stabil állapotra kétértelmű. A kritikus paramétereket elérő rendszer a bifurkációs ponton kiválasztja az evolúció véletlen útját. Ebből következik, hogy az ilyen rendszerek fejlesztése alapvetően kiszámíthatatlan.