Термодинамика необратимых процессов в задачах и решениях - Журавлев В.А.
ISBN 5-7029-0292-0
Скачать (прямая ссылка):
При написании настоящей книги автор использовал свой опыт преподавания
курса термодинамики необратимых процессов в течение ряда лет на
физическом факультете Горьковского государственного университета им. Н.
И. Лобачевского и на физико-математическом факультете Удмуртского
государственного университета им. 50-летия СССР.
Автор выражает глубокую признательность профессорам К. П. Гурову, В. Т.
Борисову, В. А. Лихачеву за просмотр рукописи, ценные советы и полезные
обсуждения. Автор также благодарен редактору книги Рудому Ю. Г. за его
труд и сделанные им замечания.
Ижевск, май 1978 г.
Предисловие автора ко второму изданию
Термодинамика необратимых процессов явилась основой эволюционных
феноменологических теорий и продолжила путь к созданию синергетики и
теории нелинейных динамических систем. Трудно выделить другой раздел
теоретической физики, где бы темпы развития имели столь стремительный
характер. Вместе с тем, осознание и закрепление учебного материала
надежно реализуется лишь при решении конкретных задач и проблем. В этой
связи издательство "Удмуртский Университет" предприняло повторное издание
книги "Термодинамика необратимых процессов в задачах и решениях" как
одной из немногих книг с подобной ориентацией содержания. Со времени
первого издания книги издательством "Наука", главнвя редакция физико-
математической литературы, Москва, 1979 год прошло двадцать лет. Книга
была оценена научной общественностью, а тираж ее быстро разошелся в
читательской среде. Назрела потребность нового издания. Первоначально
планировалось существенно дополнить материал книги в разделе "Нелинейная
термодинамика" новейшими исследованиями из области диссипативных
структур, самоорганизации и хаотической динамики, но в процессе работы мы
отказались от этого замысла, поскольку это будет новая книга с
ориентацией на компьютерные технологии. Поэтому второе издание
практически повторяет первое издание книги, устранены лишь замеченные
опечатки и неточности текста.
Ижевск, октябрь 1998 г.
Введение
Термодинамика необратимых процессов как раздел теоретической физики
возникла в результате дальнейшего развития и обобщения положений
классической термодинамики. Начало теории было положено в работах
Онзагера [1], где была сформулирована линейная феноменологическая
термодинамика необратимых процессов. Дальнейшее развитие теория получила
в работах де Донде, Пригожина, Казимира, Майкснера, Денбига, де Гроота,
Мазура, Лыкова, Михайлова, Хаазе, Дьярмати [2-7, 9], способствовавших
обоснованию ее и возникновению многочисленных приложений. В этой области
фундаментальным трудом является монография де Гроота и Мазура [5],
которая, наряду с первыми монографиями Пригожина [4] и де Гроота [13],
содержит наиболее полное изложение феноменологической теории
термодинамики необратимых процессов. Краткое, но содержащее все
необходимые сведения, изложение физических основ феноменологической
теории содержится в монографии Гурова [14]. При всей ее краткости она
дает ясное физическое понимание основ теории.
Важным этапом развития термодинамики необратимых процессов явились поиски
вариационной формулировки феноменологической теории. Наибольшие успехи в
этом направлении достигнуты на основе аналогий с вариационными принципами
аналитической механики в лагранжевой и гамильтоновой формах.
Исключительная общность последних и легкость распространения их на
немеханические разделы физики сыграли вдохновляющую роль в создании
вариационных принципов термодинамики необратимых процессов. Для линейной
термодинамики первые вариационные принципы были сформулированы в работах
Онзагера, Пригожина, Циглера, Био, Дьярмати [1, 4, 8, 9, 11]. Как и в
аналитической механике, где принципы Эйлера, Лагранжа, Гамильтона, Якоби
являются частными формулировками принципа Даламбера, упомянутые принципы
линейной термодинамики эквивалентны одному вариационному принципу
Бахаревой, сформулированному на основе тщательного рассмотрения аналогий
линейной тер-
8
Введение
модинамики с аналитической механикой диссипативных систем [10]. Наиболее
полно это направление развития термодинамики необратимых процессов
отражено в монографии Дьярмати [9], где автор провел модификацию
вариационных принципов линейной теории, базируясь главным образом на
оригинальных разработках.
В целом к настоящему времени линейная термодинамика необратимых процессов
достигла своего логического завершения, получив строгое статистическое
обоснование. Эти вопросы изложены в фундаментальной монографии Зубарева
[16], а также содержатся в работах Кубо, Накаджима, Мазура, отраженных в
сборнике [3].
Дальнейшее развитие теории связано с проблемой построения термодинамики
нелинейных процессов, рассматривающей системы, далекие от состояния
термодинамического равновесия. В последние годы в этой области достигнут
заметный прогресс. Плодотворная разработка ведется в направлении
построения вариационных принципов либо обобщающих принципы линейной
