Контрольные работы, курсовые, дипломные, рефераты, а также подготовка докладов, чертежей, лабораторных работ, презентаций и еще много всего. Недорого и быстро.

Узнать больше...

Главная страница	Шпаргалки
Решение задач	Эксклюзивные фото по химии
Сочинения (более 4000)	Юмор из жизни учащихся
Вернуться в раздел "Учебные материалы"

Концепции современного естествознания (КСЕ)

Самоорганизация

Почему из хаоса возникают сложные, упорядоченные системы.

Образование упорядоченных структур, происходящие не за счет действия внешних сил (факторов), а в результате внутренней перестройки системы, называется самоорганизацией. Самоорганизация - фундаментальное понятие, указывающее на развитие в направлении от менее сложных объектов к более сложным и упорядоченным формам организации вещества.

В каждом конкретном случае самоорганизация проявляется по-разному, это зависит от сложности и природы изучаемой системы.



Разномасштабные самоорганизующиеся системы независимо от того, к какому разделу науки они относятся, имеют единый алгоритм перехода от менее сложных и менее упорядоченных к более сложным и более упорядоченным состояниям.

Разработкой теории самоорганизации занимаются несколько научных дисциплин:

1. Термодинамика неравновесных (открытых) систем.

2. Синергетика.

3. Теория катастроф.

Как идет процесс превращения?

В каком направлении? Почему тепло переходит от горячего тела к холодному? Почему пирамида Хеопса разрушается, а не восстанавливается?

Обратимые и необратимые процессы.

В физике вводится понятие энтропии, как меры беспорядка в системе.

Произвольно идущие процессы протекают в направлении увеличения энтропии, т.е. беспорядка в системе (точнее говорить о вероятности направления протекания процесса).





Может ли воздух собраться "сам" в одной половине сосуда? Конечно, нет (точнее, Р = 5*10^-22).

Неравновесные процессы и открытые системы.

Кристаллы - упорядоченные равновесные структуры. В природе существуют и иные упорядоченные структуры, которые возникают в диссипативных системах. Диссипативная система является подсистемой больших неравновесных термодинамических систем.

1. Циркуляционные потоки в атмосфере и океанах Земли - под действием солнечного излучения - самоорганизация на Земле.



2. Ячейки Бенара - самоорганизация в физических явлениях.



3. Химическая реакция Белоусова-Жаботинского - самоорганизация в химии.

Под воздействием BrO₃^-, H⁺ в растворе происходят реакции:

Ce³⁺-> Сe⁴⁺ - окисление, цвет раствора голубой.

Сe⁴⁺ -> Сe³⁺ - восстановление, цвет раствора красный. Таким образом, имеется автоколебательный процесс изменения концентрации четырехвалентного церия с одновременным варьированием цвета



На поверхности раствора появляются поверхностные волны (химические спиральные волны)



4. Динамика популяций хищников и их жертв - самоорганизация в биологии.



Неравновесные процессы с возникновением в системах упорядоченных структур -

диссипативных структур. Самоорганизация не связана с особым классом веществ, но она существует лишь в специальных системах, удовлетворяющих условиям:

а) открытые системы, т.е. открытые для притока энергии (вещества) извне;

б) макроскопические системы, т.е. системы описываются нелинейными уравнениями.

Следует также отметить, что диссипативные структуры являются устойчивыми образованиями, и их устойчивость определяется устойчивостью внешнего источника энергии.

Устойчивость и неустойчивость. Критические состояния. Бифуркации. Асимметрия.



В более сложных системах параметр X может изменяться под действием управляющего (или возмущающего) параметра l (лямбда). Рассмотрим диаграмму (X,l). Оказывается, что при малых l существует одно решение, характеризующее термодинамически устойчивое состояние, а при больших l - существует два устойчивых состояния с разными значениями X. Переход к новому состоянию при lкр под действием флуктуации называется явлением бифуркации.



Точка бифуркации и современное состояние.

 

 

 

 

 

Copyright © 2005-2013 Xenoid v2.0

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Химия: решение задач