Наименование дисциплины: Кинетика, энергетика и динамика неравновесных процессов

Направление подготовки: 010900 Прикладная математика и физика

Профильная направленность: Химическая физика

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная

Автор: д-р физ.-мат. наук, профессор, профессор лаборатории моделирования физических процессов .

1. Цели освоения дисциплины «Кинетика, энергетика и динамика неравновесных процессов»:

ознакомление студентов с идеями, понятиями и методами физикохимии необратимых процессов;

сформировать у обучающихся представления об основах «классической» неравновесной термодинамики, о вариационном методе применительно к нелинейным задачам;

научить самостоятельно применять полученные теоретические знания к решению вопросов гидродинамической устойчивости, химическим реакциям.

2. Изучение курса «Кинетика, энергетика и динамика неравновесных процессов» является элементом профессионального цикла магистерского образования студентов физических специальностей, расширяющим и дополняющим курс «Синергетика». Курс «Кинетика, энергетика и динамика неравновесных процессов» основан на предварительном изучении студентами общеобразовательных курсов математики, в частности векторного анализа, общей физики, термодинамики, на знакомстве студентов с пакетоами компьютерных программ Mathematica или Maple.

3. В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

основополагающие понятия неравновесной термодинамики;

о линейной и нелинейной неравновесной термодинамике, как общей теории неравновесных процессов, о широком разнообразии приложений термодинамики;

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Уметь:

решать типичные задачи, к которым приложима теория неравновесных процессов.

4. Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.

5. Содержание дисциплины:

№ п/п

Раздел дисциплины

1

Теория устойчивости Гиббса. Тепловая устойчивость. Механическая устойчивость.

2

Устойчивость и критические явления. Критические явления в бинарных растворах. Конфигурационная теплоёмкость.

3

Устойчивость и флуктуации, основанные на производстве энтропии. Термодинамическая теория флуктуаций.

4

Основные положения неравновесной термодинамики. Локальное равновесие. Локальное производство энтропии. Уравнение материального баланса. Сохранение энергии в открытых системах. Уравнение баланса энтропии.

5

Линейный режим неравновесной термодинамики. Линейные феноменологические законы. Соотношения взаимности Онсагера и принцип симметрии. Термоэлектрические явления. Диффузия. Химические реакции. Теплопроводность в анизотропных твёрдых телах. Электрокинетические явления. Соотношение Саксена. Термодиффузия.

6

Устойчивость неравновесных стационарных состояний. Линейный режим. Стационарные состояния в неравновесных условиях. Теорема о минимуме производства энтропии. Изменение производства энтропии во времени и устойчивость стационарного состояния.

7

Нелинейная термодинамика. Системы, далёкие от равновесия. Общие свойства производства энтропии. Устойчивость неравновесных стационарных состояний. Линейный анализ устойчивости.

8

Диссипативные структуры. Конструктивная роль необратимых процессов. Потеря устойчивости, бифуркации и нарушение симметрии. Нарушение хиральной симметрии и жизнь. Химические колебания. Структуры Тьюринга и рапространяющиеся волны. Структурная неустойчивость и биохимическая эволюция.

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература:

1. Современная термодинамика. М.: Мир, 20с.

2. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. М.: УРСС, 2003. – 280.