Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
Топ:
Проблема типологии научных революций: Глобальные научные революции и типы научной рациональности...
Методика измерений сопротивления растеканию тока анодного заземления: Анодный заземлитель (анод) – проводник, погруженный в электролитическую среду (грунт, раствор электролита) и подключенный к положительному...
Интересное:
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Дисциплины:
2022-09-15 | 32 |
5.00
из
|
Заказать работу |
Уравнение Лиувилля (11.3) описывает эволюцию конечной системы частиц, находящейся в замкнутом объеме . Такая система называется закрытой. Всякая закрытая система, эволюцию которой мы изучаем, является обычно идеализацией соответствующей физической системы, которую она призвана моделировать. Реально, однако, речь может идти лишь о квазизакрытой системе, поскольку практически всегда существует окружение, оказывающее влияние на рассматриваемую систему. Можно ли пренебречь этим влиянием, и каковы последствия его учета?
Взаимодействие частиц системы с окружением приводит к тому, что в уравнении (11.3) появляется дополнительный источниковый член
, (11.8)
где – некоторый оператор. В самом деле, рассмотрим исходную систему частиц (11.3), имеющую гамильтониан (8.3), и окружение, состоящее из взаимодействующих частиц с гамильтонианом той же структуры, что и (11.3). Взаимодействие системы с окружением описывается гамильтонианом . Объединение системы и окружения в свою очередь можно рассматривать как закрытую систему. Ее функция распределения тогда удовлетворяет уравнению Лиувилля
, (11.9)
где – операторы Лиувилля, соответствующие гамильтонианам , , и . В общем случае
.
Функция распределения исследуемой системы частиц получается из функции интегрированием по фазовым переменным окружения
, (11.10)
определяет вероятность найти систему в момент времени в элементе фазового объема вблизи точки независимо от того, как распределены частицы окружения. Проинтегрировав уравнение (11.9) по фазовым переменным окружения, находим
. (11.11)
При выводе последнего уравнения и везде в дальнейшем мы считали, что функция распределения на границах фазового объема обращается в нуль.
Аналогично (11.10) можно ввести функцию распределения окружения
. (11.12)
Тогда мерой взаимодействия системы частиц с окружением будет корреляционная функция , определяемая соотноше-нием
. (11.13)
Если система не взаимодействует с окружением, то они в любой момент времени статистически независимы и , а уравнение (11.11) сводится к уравнению Лиувилля (11.3). В общем же случае и уравнение (11.11) переходит в уравнение (11.8) с источниковым членом
. (11.14)
Таким образом, функция распределения системы, взаимодействующей с окружением, удовлетворяет уравнению
, . (11.15)
Оператор Лиувилля при преобразовании инверсии времени не меняется, что и обеспечивает инвариантность одноименного уравнения (как и уравнений Гамильтона) относительно обращения времени. Эту симметрию уравнения Лиувилля мы будем называть -симметрией. С уравнением же (11.15) дело обстоит сложнее. В зависимости от характера взаимодействия системы с окружением и формы энергии взаимодействия оператор (11.14) может как сохранять -симметрию, так и нарушать ее. В частности, если выполняется условие четности источникового члена
, (11.16)
-симметрия уравнения, описывающего взаимодействие системы с окружением, нарушается и уравнение (11.15) становится необратимым. Необратимое управляющее уравнение (11.15), (11.16) обладает особым типом симметрии, которую мы назовем -симметрией, когда часть членов меняет знак при преобразовании инверсии времени, а часть его сохраняет. Наличие -симметрии и является отличительной чертой необратимых управляющих уравнений. Такие уравнения мы будем называть также диссипативными, а необратимые процессы – диссипативными процессами.
Взаимодействие системы многих частиц с произвольным окружением может быть неконсервативным. Неконсервативными являются, например, взаимодействия между частицами так называемых гранулированных сред. Типичными представителями гранулированных сред являются сахар, песок, зерно и т.п. Полезно поэтому понять, как модифицируется управляющее уравнение для плотности вероятности , если на частицы системы наряду с потенциальными действуют и непотенциальные силы. Уравнения движения рассматриваемой системы частиц описываются теперь не гамильтоновой системой уравнений
, , (11.17)
где – внешняя сила, действующая на -ю частицу. В общем случае эта сила является функцией фазовых переменных всех частиц. Так как число представляющих точек в системе остается неизменным, полная производная по времени от функции распределения равна нулю, т. е. эта функция удовлетворяет уравнению неразрывности
где в скобках стоит -мерная дивергенция вектора потока «жидкости» представляющих точек ансамбля . Подставляя сюда уравнения движения (11.17), сразу находим управляющее уравнение для системы, на которую действуют неконсервативные силы,
. (11.18)
В частности, если обобщенная сила меняет знак при преобразовании инверсии времени, уравнение (11.18) обладает -симметрией, т. е. описывает необратимые процессы. Фазовое пространство системы теперь непрерывно изменяется, а движение представляющей точки происходит по постоянно деформирующейся энергетической гиперповерхности.
Мы так много уделяем внимания изучению взаимодействия системы с окружением по той причине, что оно почти всегда приводит к необратимой эволюции системы. Такая эволюция описывается уравнением Лиувилля с источником (11.8). Определение явного вида источника является весьма сложной проблемой. Он будет зависеть от характера окружения, типа действующих на границе сил и т.п. Диссипативное поведение закрытой системы также будет описываться необратимыми управляющими уравнениями вида (11.8) и (11.16). Источник здесь может быть как следствием учета неконтролируемых внешних условий, так и наличием микрофлуктуаций внутри самой системы и эффектами внутренней нелокальности.
Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!