Читать онлайн «Автоволны и структуры в химических системах: Учебно-методическое пособие»

CАРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра электроники, колебаний и волн Колледж прикладных наук Автоволны и структуры в химических системах (учебно-методическое пособие) Cаратов, 1997  УДК 534. 1 Автоволны и структуры в химических системах (учебно- методическое пособие) Б. П. Безручко, А. В. Красков— Саратов, Издательство ГосУНЦ «Колледж», 1997. 22 с. Аннотация, Молекулярные системы, обменивающиеся с окружающей средой веществом и энергией, способны существовать в состояниях, далеких от термодинамического равновесия, для которых характерно формирование макрообразований - структур. Структура, эволюционирующая во времени и пространстве представляет собой волну. Если волна самоподдерживается за счет распределенного в среде источника энергии и в определенной степени не зависит начальных и граничных условий ее называют автоволной. Информацией о подобных явлениях мы во многом обязаны исследованиям окислительно-восстановительных процессов в химических реакторах. Целью данной работы является наблюдение колебательно-волновых феноменов в реакции Бриггса-Раушера, получившей название - йодные часы. Работа обеспечивает практические части курсов «Физика волновых процессов» для студентов физического факультета и «Нелинейные волны» — в Колледже прикладных наук. Составители: д. ф. -м. н. Б. П. Безручко, А. В. Красков Рецензент: к. ф. -м. н. Пономаренко В. И. Cаратовский государственный университет, 1997  Автоволны и структуры в химических системах Введение В последние десятилетия благодаря успехам естественных наук и математики сформировалось новое научное направление , которое называют неравновесной термодинамикой , синергетикой, теорией самоорганизации, теорией автоволн. Оно объединяет исследования условий формирования и путей эволюции макрообразований (структур) в нелинейных средах и пространственных ансамблях различной природы. Так ансамбль молекул, не взаимодействующих с внешним окружением (система замкнута), постепенно переходит в однородное состояние термодинамического равновесия с одинаковыми значениями параметров состояния во всех точках занимаемого жидкостью объема. Под параметрами мы здесь понимаем, например, температуру, давление, концентрацию плотность и т. п. В открытых системах в результате обмена с окружающей средой веществом и (или) энергией термодинамическое равновесие нарушается. При определенном уровне неравновесности однородное в пространстве и неизменное во времени состояние становится неустойчивым. Оно переходит в состояние с параметрами, изменяющимися во времени или зависящими от координат или меняющимися во времени и пространстве - устанавливаются временные или пространственные или пространственно-временные структуры. В формировании структур принципиальное значение имеет диссипация энергии (ее переход в энергию теплового движения среды или окружения), которая обеспечивает селекцию возмущений системы, поэтому эти структуры называют диссипативными Под автоволновым принято понимать самоподдерживающийся в активной нелинейной среде волновой процесс ( включая распространяющиеся в пространстве возмущения и стационарные структуры), сохраняющий свои характеристики постоянными за счет распределенного в среде источника энергии.