МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ


ТЕРМОДИНАМИКА НЕРАВНОВЕСНЫХ ПРОЦЕССОВ

д.х.н., профессор, акад. РАН В.Н.Пармон

Новосибирск
2005

Рабочая программа по термодинамике неравновесных процессов предназначена для студентов ФЕН специальностей "Химия" и "Экология", прослушавших общие классические курсы химической термодинамики и химической кинетики. Курс состоит из 12 часов лекций, в конце курса проводится дифференцированный зачет.

1. Второе начало термодинамики в открытых системах

Изменение энтропии открытой системы. Скорость производства энтропии и диссипации энергии в открытой системе. Термодинамическое сопряжение процессов.

2. Движущие силы и скорости необратимых процессов

Соотношение между значениями движущих сил и скоростей процессов. Термодинамическая форма записи кинетических уравнений. Величины термодинамических сил для химической реакции, потоков градиентов температуры, концентрации, химического потенциала, напряженности электрического поля. Элементарные химические процессы и брутто-процессы. Связь между стационарной скоростью брутто-процесса и термодинамическими силами. Условие кинетической необратимости химической реакции. Скорость-определяющая и скорость-лимитирующая стадии. Вычисление кажущейся энергии активации брутто-процесса.

3. Термодинамика систем вблизи равновесия (линейная термодинамика)

Соотношения Онзагера. Вычисление коэффициентов взаимности Онзагера для химической реакции. Термодинамические критерии устойчивости стационарных состояний. Критерий эволюции Пригожина. Биологические приложения. Термомеханический эффект.

4. Термодинамика систем вдали от равновесия (нелинейная термодинамика)

Общие критерии устойчивости стационарных состояний. Методы и оценки термодинамической устойчивости стационарных состояний для химических реакций. Универсальный критерий эволюции Гленсдорфа-Пригожина. Термодинамика нелинейных кинетических систем: термодинамическая и кинетическая ветвь решений. Устойчивость решений по Ляпунову. Точка бифуркации. Функционал стационарного состояния для химических реакций. Модифицированные уравнения Онзагера для сопряженных химических реакций вдали от равновесия. Пространственные, временные и пространственно-временные диссипативные структуры. Примеры появления диссипативных структур в каталитических системах. Изменение условий сосуществования фаз в ходе химической реакции.

5. Энтропия и информация

Иерархия процессов по временным факторам. Связь энтропии и биологической информации. Рецепция и возникновение информации.

Список литературы

Общий

  1. Бажин Н. М., Иванченко В. А., Пармон В. Н. Термодинамика для химиков. (2-е изд., дополненное) М.: КолосС, 2004, 416 с.
  2. Бажин Н. М., Иванченко В. А., Пармон В. Н. Термодинамика для химиков. М.: Химия, 2000. 300 с.
  3. Пригожин И., Конденуди Д. Современная термодинамика. М.: Мир, 2002, 462 с.
  4. Бокштейн Б. С., Менделев М. И. Краткий курс физической химии. М.: ЧеРо, 1999. 230 с.
  5. Рубин А. Б. Биофизика. Т. 1: Теоретическая биофизика. М.: Высш. шк., 1987. 319 с.
  6. Рубин А. Б. Термодинамика биологических процессов. М.: Изд-во МГУ, 1976. 239 с.
  7. Базаров И. П. Термодинамика. М.: Высш.шк., 1991. 376 с.
  8. Базаров И. П., Геворкян Э. В., Николаев П. Н. Неравновесная термодинамика и физическая кинетика. М.: Изд-во МГУ, 1989. 240 с.
  9. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир, 1979. 512 с.
  10. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. М: Изд-во Мир, 1973. 500 с.
  11. Базаров И. П. Неравновесная термодинамика и физическая кинетика. М.: Изд-во МГУ, 1979.
  12. Стратонович Р. Л. Нелинейная неравновесная термодинамика. М.: Наука, 1985. 480 с.
  13. Дьярмати И. Неравновесная термодинамика. Теория поля и вариационные принципы. М.: Мир, 1974. 404 с.
  14. Кайзер Дж. Статистическая термодинамика неравновесных процессов. М.: Мир, 1990. 608 с.
  15. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М.: Прогресс, 1986. 432 с.
  16. Кеплен С. Р., Эссиг Э. Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов. М.: Мир, 1986. 382 с.
  17. Булатов Н. К., Лундин А. Б. Термодинамика необратимых физико-химических процессов. М.: Химия, 1984. 334 с.
  18. Окунев А. Г., Пармон В. Н. Использование термодинамической записи кинетических уравнений для анализа обратимых процессов. Функционал стационарного состояния // Кинетика и катализ. 1997. T. 38. C. 644.
  19. Фокс Р. Энергия и эволюция жизни на Земле. М.: Мир, 1992. 216 с.
  20. Эйген М. Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул. М.: Мир, 1973.
  21. Эйген М., Винклер Р. Игра жизни. М.: Мир, 1979. 96 с.

Наблюдение диссипативных структур в катализе

  1. Боресков Г. К. Гетерогенный катализ. М.: Наука, 1986. C. 185-192.
  2. Боресков Г. К. Катализ. Вопросы теории и практики. Новосибирск, 1987. 536 с.
  3. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир, 1979. 512 с.

________________

Конец раздела