этаптары әлі алдымызда. Ол, информатика жөне генетика
салаларымен бірге, XXI - ғасырдың басты ғылымдарының бірі
болып табылуы тиіс.
Орнықсыздық және тепе-теңсіздік — реттеліктін, негізгі
көздері. Бірақ та өзіндік құрылым, өз кдуымдылық шығынсыз
болуы мүмкін емес. Сонда системаның өзіндік кұрылымы
қалай пайда болады?
Система
энтропиясыньщ
төмендеуі,
немесе,
оньщ
негэнтропиясьшьщ ұлғаюы тек ғана системаның қоршаған
ортадан негэнтропияны жұгуынан және барған сайьш осы
ортадағы энтропияньщ өсуінен болады. Апіық система
қоршаған ортамен тұрақгы түрде энтропиялық алмасуда
болатьшдықган, яін и өзіндік энтропиясын төмендету үшін
немесе негэнтроггияны жұгу үшін система қоршаған ортаға
энтропияны көбірек беру керек (оны алғаннан гөрі). Міне осы
жағдайда системаның өз кдуымдылығы пайда болады.
Барлық пайда болатын реттелінген системалардың ішінен
тек негэнтропияньщ тиімді жұгылуы және қокдістан тезірек
босанатьш жүйелер орьш алады. Мұның барын нақты
мысалдармен түсіндірейік.
2.1.2. Конвекциялық Бенар үяшықгарының пайда
болуы
Бұл ең қарапайым және уақыт бойынша ең алғаиіқы
бақыланған (1900 ж.) реттелінген құрылымдардың өзіндік
қауымдық эффектілерінің бірі болатын.
Егер табада сынақтың жұқа қабатын қыздыратын болсақ
(белііді температурадағы өсімдік майымен де),
қабатга
ауырлық күші мен архимедтың көтергіш күшінің кдрама-
қарсы
болатындығына
байланысты
оның
күйінің
орнықсыздығы пайда болады. Ал, тепе-теңсіздік әр уақьггта
реттіліктің тузілүінің негізі бастамасы болып табылады.
Қарастырылып отырған жағдайда осы жағдай байкдлынады.
Әртүрлі
тығыздықтағы
қабаттар
орындарымен
ауысады
(төменгі ыстық және тығыздығы аздау қабат жоғары кдрай
ұмтылады), бірақ та барлық кдбаттық көлем маспгтабында
мұны іске асыру қиын (қүймақкд ұқсатып оларды аударуға
болмайды)- М ұндай орын ауыстыруларды ұсақ масштабты
ұяшықтарда іске асыруға болады; ол температура градиентінің
70
және кдбат тығыздықтарының белгілі сынақ мәндеріндегі
қабатта пайда болады.
Барлық табиғат процестерінің өзін-өзі ұйьімдастыруының
басты принципі — энергияның минимальды түрде жұмсалуы.
Үсақ ұяшықгарда керекті процестерді іске асыру жеңіл
болатындықтан қабатты гексагональды ұяшықгарға - ұяларға
(араның ұяларына өте ұқсас) бөледі (2.1-суретті қараңыз).
Әрбір ұяшықга (пішінінің гексагональдығы ұяшықтардың
орналасуының тиімділігімен түсіндіріледі) конвекция түзіледі.
қабаттың
түбіне
оралъш
кдйтадан
қызады.
Осылай
қабаттардьщ түбінен бетіне кдрай конвекциялық жылу берілу
іске асады. Үяшықгар, беттік қабаттьщ түбіне қарай түсетін,
суық массалы микроағындар ретіңде бір-бірінен бөлінеді.
Әрбір ұяшық табаның түбі арқылы кдншалықты AQ жылу
мөлшерін алса, соншалықты оны беттік кдбаттан қоршаған
ортаға береді. Бұл процесс, негізінде, кдбаттың түрақты
орташа температурасында өтеді (әрине процестің тұрақтылығы
сақталатын AQ-дің белгілі мәніне дейін; өйтпесе температура
қайнауға дейін өсіп кетуі мүмкін).
Қабат түбінің Т2
температурасы әруақытта бетіндегі Т2 температурадан жоғары
болады. Демек үяшық
= ~~~ энтропияны қабыддап,
2.1-сурет. Бенар орнықсызьщдағы
сұйықтьщ құрылымы
Тығыздығы
кемдеу
ыстық кіші массалар
архимед
күшінің
әсерінен
қабаттьщ
түбінен
ұяшықтьщ
орталық
осінің
бойымен оның бетіне
көтеріледі. Мүнда бұл
массалар
жылуды
қоршаған ортаға бере
отырып суыйды және
жаңадан
жоғары
шығарылатьш
ыстық
ағындарға
кдрағанда
тығыздала
түседі;
ауырлық
күшінің
әсерінен
қайтадан
71
A S
г = ^ L -ні береді. Ті>Т2 болғандықган AS2>ASb яғни
^
2
ұяшық энтропияны түбі арідылы алған беттен көбірек береді.
Барлық қабат үшін, әрбір ұяшықтағы осы эффектілерді
қоскднда нәтиже осындай болады. Кдбаттың энтропиясы
төмендейді, немесе, басқаша айтқанда, кдбат қоршаған
ортадан негэнтропияны алады.
Демек,
системаның өзін-өзі
үйымдастыруы крршатн
ортадан негэнтропияны алу есебінен іске асады.
Кдбат AQ-ға тең бірдей энергия мөлшерін алады және
береді. Бірақ та ол, энергияны T2қарағанда, жоғарғы
температурада энергияны алады (1.6
бөлімді қара); демек, бергенге кдрағанда (мұнда анергия көп)
алатын энергиясы жоғарғы сапалы (мұнда эксергия мол).
Сондыкдан, системаның өвін-өзі ұй ымдаст ыруы, оның
беретін
энергиясымен
салыстыртнда,
крршатн
ортадан
көбірек алатын сапалы энергия есебінен болады, ягни қоршаган
орта энергиясының сапалылыгы есебінен. Ал бұл сан жағынан
системамың алатын негэнтропиясының шамасына дөл келеді,
немесе берілетін энтропияға сай.
Міне системаның өзін-өзі ұйымдастыруы ненің есебінен
пайда болады деген сұрақкд жауап осы. Бұл жауап тек Бенар
ұяшықгары
жағдайындағы
гана
емес,
барлық
басқа
жағдайларға да тән.
2.1.3. Газдар мен сүйықгардың ағындары
турбулентгілігінің пайда болуы
Бұл құбылысты түсіндіру жөне есептеу, кдзіргі кезде,
системалардың өзін-өзі ұйьшдастыру теориясының дамуын
талап етеді. Тіпті синергетиканың дамуына ұлкен импульс
берген
(дөлірек айтсақ-беретін де)
осы
турбуленттілік
теориясы.
Тепе-тендік жағдайында қозғалмайтын тұгас ортаның
(сүйьгқтар мен газдар) жылдамдығы нольге тең, ал ортаның
энтропиясы-максималь. Күйі-орнықіы. Кысым градиентінің
пайда болуы немесе туғызылуына байланысты тепе-теңдік
72
Достарыңызбен бөлісу: |
