ОТКРЫ́ТАЯ СИСТЕ́МА
-
Рубрика: Физика
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ОТКРЫ́ТАЯ СИСТЕ́МА, термодинамич. система, взаимодействующая с окружающей средой путём обмена массой, импульсом, энергией, химич. составом, электрич. зарядом. В зависимости от вида и интенсивности взаимодействия О. с., в отличие от изолированной системы, может находиться неограниченное время в термодинамически неравновесном состоянии или оставаться равновесной. При всех возможных изменениях О. с. характеризуется определёнными (постоянными или меняющимися во времени) геометрич. размерами. Это позволяет отличать её от окружающей среды. Примеры О. с. – нагреват. приборы и холодильники, заводские цеха и транспортные узлы, а также такие крупные объекты, как материки, океаны, атмосфера Земли и др. планет и, наконец, объекты далёкого космоса. Строго говоря, любая система не может быть полностью изолирована от окружения, и считать её изолированной (замкнутой) можно только приближённо.
К бесконечному многообразию О. с. относятся проточные химич. реакторы, преобразователи энергии (из тепловой в механич., электрич. и др. виды и обратно), поглощающие извне на входе исходные вещество или энергию и выделяющие на выходе конечный продукт. В проточных химич. реакторах каждый макроскопич. элемент объёма обычно находится в состоянии локального термодинамич. равновесия по всем параметрам, кроме химич. состава, и имеет своё значение энтропии. Энтропия, просуммированная по объёму реактора, возрастает со временем, но в стационарном режиме работы реактора она остаётся постоянной, т. к. на выходе вместе с продуктом реакции отводится и произведённая в реакторе энтропия. В случае нелинейных химич. реакций возможны и реализуются стационарные неравновесные пространственные структуры реагентов и незатухающие автоколебательные режимы работы реакторов.
Частным случаем О. с. является равновесная неизолированная макроскопич. подсистема, входящая в состав большой равновесной системы. Изоляция подсистемы не изменяет её термодинамич. свойств с точностью до флуктуаций числа частиц, энергии, импульса и др. термодинамич. параметров, относит. величины которых в такой О. с. пренебрежимо малы. До изоляции она представляет собой канонич. ансамбль, а после изоляции – микроканонич. ансамбль (см. в ст. Гиббса распределения).
Все представители флоры и фауны являются О. с. По сравнению с химич. реакторами они чрезвычайно сложны, но также подчиняются законам термодинамики и др. физич. законам. В широком смысле понятие О. с. применимо и к гуманитарной сфере, напр. в области экономики. Проблемы анализа, регулирования и оптимизации разнородных О. с. имеют много общего.