4. о принципах квантовой термодинамики открытых систем

О ПРИНЦИПАХ КВАНТОВОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ
открытых систем нейтральных и заряженных частиц
А.В. Булыга
Институт Физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук
Беларуси, 17, П. Бровки, 220072, г. Минск
Обсуждается эволюция принципов классической термодинамики для их использования
при описании неравновесных процессов эффективного преобразования теплоты в работу.
Оптимизация такого преобразования энергии еще не поставлена в зависимость от локального
термодинамического равновесия (ЛТР) в системах нейтральных и заряженных частиц,
способных к образованию диссипативных структур [1]. Так первый принцип неравновесной
термодинамики, выражающий калорическую эквивалентность преобразованной в теплоту
работы внешних источников независимо от ЛТР, допускает лишь частичное преобразование
теплоты в работу, внося асимметрию в закон сохранения энергии. Поэтому формулировка
второго принципа - закона о возрастании энтропии в виде неравенства - это вынужденная
компенсация парадокса приближения ЛТР при описании неравновесных процессов.
Цель доклада – обсуждение путей преодоления указанного парадокса в рамках законов
сохранения энергии, энтропии и квантовых эффектов в неравновесной термодинамике [2,3].
В нем показывается, что необходимым условием преодоления парадокса асимметрии закона
сохранения энергии в неравновесных системах является учет недостижимости их ЛТР [3].
Необходимость учета этого эффекта в неравновесной термодинамике показана и в
работах (1971), (1987) автора [3] при оценке времени релаксации одноатомных газов и
обосновании природы необратимости в системах нейтральных и заряженных частиц. Учет
недостижимости ЛТР дает причинное объяснение дискретности тепловых процессов в таких
системах и локальных автоколебаний в них, описание которых упрощается методами
квантовой механики, удовлетворяющих принципу суперпозиции.
Литература
[1] И. Пригожин, Д. Кандепуди. Современная термодинамика, от тепловых двигателей до
диссипативных структур. Мир, М. (2002).
[2] Я.И. Френкель. Статистическая физика. АН СССР, М.-Л. (1948). – С. 138.
[3] А.В. Булыга. Сб.: Термодинамика необратимых процессов. Наука, М. (1992). – С. 39.