Классическая термодинамика С. Карно и неравновесная термодинамика

Рождение энергетики произошло тогда, когда люди стали ис­пользовать огонь, то есть 2500000 лет назад. Домашний (пещерный)

25

огонь давал людям свет, тепло, был источником вдохновения и оп­тимизма, оружием против врагов и диких зверей, бытовым средст­вом, помощником в земледелии, консервантом продуктов, техноло­гическим средством, предметом поклонения и обожествления. Пре­красный мнф о Прометее, даровашим людям огонь, появился в древней Греции значительно позже того, как во многих частях света были освоены методы довольно изощренного обращения с огнем, его получением и тушением, сохранеиием огня и рациональным ис­пользование топлива.

И сейчас, в век атомных электростанций, ветро — и гидроэнерге­тики солнечных батарей, производство энергии, транспортные, эко­логические и технологические процессы иа 99% связаны с примене­нием огня, а на 99,9% — с применением тепла. Отсюда понятно и значение термодинамики — науки о преобразованиях энергии во всех природных и антропогенных процессах.

На рис. 6 приведена схема общего построения термодинамики Для примера изображена графическая зависимость термодинамиче­ского потока 3 ] , например, электронов в полупроводнике, и сопря­женного с ннм потока дырок J | , от термодинамической силы X;, например, градиента напряженности электрического поля. В реаль­ных случаях приходится оперировать несколькими потоками 3 и не­сколькими силами Хг различной размерности (и физической и тен­зорной), поэтому на одном графике изобразить их нельзя. Требует­ся серия изображений. Точка 0 в центре графика, соответствующая случаю 3 l = 0 и X | = 0, то есть отсутствию и потоков, и термодина­мических сил, характеризует классическую термодинамику С. Кар­но. Область, ограниченная прямой 3 = 0, соответствует равновес­ному состоянию, когда одни термодинамические силы скомпенси­рованы другими. В литературе иногда можно встретить термин «термостатика». Этим термином предлагается называть раздел тер­модинамики, изучающий равновесные состояния. Область линейной зависимости и от ЛГ j, находящаяся внутри пунктирного круга,

соответствует неравновесной термодинамике, изучающей процессы переноса при малом неравновесии (МН). Область, ограниченная прямой X j = 0, характеризует наличие инерционных потоков при от­сутствии вынуждающих сил. Наконец, область нелинейной неравно­весной термодинамики (большое неравновесие ЁН) распространяет­ся от МН во все стороны практически неограниченно. Именно эта,

пока в достаточной мере не разработанная область термодинамики, соответствует реальной окружающей нас природе — как живой, так и неживой. По-видимому, в дальнейшем эта довольно обширная об­ласть также будет разбита на характерные участки со своими термо­динамическими особенностями.

На рис. 6 нельзя строго указать область технической термодина­мики. поскольку она в соответствии с конкретными техническими потребностями в той или иной мере может охватывать любые обла­сти, правда, с известными упрощениями и оговорками.