Диссипативная среда - распределённая физ. система, в к-рой энергия одних движений или полей
(обычно упорядоченных)
необратимым образом переходит в энергию др. движений или полей (обычно хаотических).
Фактически диссипативны все реальные среды, ибо в соответствии с общим принципом
возрастания энтропии любая замкнутая система стремится перейти в термодинамически
равновесное состояние, т. е. свести на нет регулярное движение, преобразуя его
энергию в тепло. Поэтому Д. с. наз. также поглощающей или средой с потерями.
Условно различают слабую и сильную диссипацию в зависимости от значений параметра
, где W - плотность энергии, P - плотность мощности потерь, 
-
нек-рое характерное время процесса, хотя, строго говоря, понятие запасённой
энергии может быть установлено однозначно только в предельном случае среды без
потерь (консервативной среды).
Диссипация энергии в
Д. с. обычно обусловлена большим числом индивидуальных актов столкновений частиц
среды, находящихся в хаотич. движении. Напр., столкновения молекул в газах приводят
к необратимым процессам внутреннего трения (вязкости)и теплопроводности, с к-рыми обычно связывается диссипация механич. энергии. Однако существуют
и коллективные (и в этом смысле бесстолкновительные) механизмы поглощения энергии.
Наиб. характерным примером является затухание в плазме или в плазмоподобной
Д. с., в этом случае волновое возмущение отдаёт свою энергию резонансным частицам.
При феноменологич. описании необратимых процессов, приводящих к диссипации энергии,
как правило, вводят характеризующие их параметры Д. с.: коэф. сдвиговой, объёмной,
динамич. и турбулентной вязкости, коэф. теплопроводности, электрич. проводимость
среды и др. В линейных Д. с. часто используют спектральное представление полей
(движений) в виде суммы или интеграла по гармонич. функциям (составляющим), каждую
из к-рых можно рассматривать как самостоятельно осуществимое движение. При комплексном
описании временных процес
, t - время, 
- угловая частота] нек-рые из параметров, характеризующих Д. с., также можно
представить в комплексной форме. Традиционным является пример с эл--магн. колебаниями
(или волнами), когда среда с диэлектрич. проницаемостью 
и
проводимостью 
описывается с помощью комплексной проницаемости 
или комплексной проводимости 
. При этом, как правило, и величины 
являются функциями частоты 
,
т. е. в общем случае такая Д. с. ведёт себя как диспергирующая среда .Причём
действит. и мнимая части этих комплексных параметров не могут быть произвольными
во всей области изменения 
- они связаны дисперсионными соотношениями. Параметры Д. с., ответственные
за диссипацию (в данном случае 
),
определяют также и спектр флуктуации физ. величин в Д. с. (см. Флуктуационно-диссипативная
теорема).
Особую роль в природных и в искусственно созданных (эксперим. и техн. установки) условиях играют неравновесные Д. с.- среды, поглощение энергии в к-рых может компенсироваться поступлением её извне, через внеш. поля и потоки (массы, заряда и т. п.); при этом можно различать изначальные и постоянно поддерживаемые отклонения функции распределения частиц по энергиям от равновесной. Источники этих отклонений (напр., источники инверсной населённости в лазерах) часто наз. накачкой. В неравновесных Д. с. возможны неустойчивые движения, обусловленные именно наличием диссипации. Напр., вязкость способна оказывать дестабилизирующее воздействие на возмущения в пограничных слоях гидродинамич. течений. В ряде случаев такие неустойчивости приводят к установлению вынужденных колебаний и автоколебаний, т. е. таких самосогласованных колебательных движений, при к-рых поступление энергии из внешнего (обычно неколебательного) источника компенсируется диссипативными потерями. Напр., в турбулентных течениях энергия потока передаётся сначала крупным вихрям, а затем, в результате нелинейных взаимодействий,- вихрям всё более и более мелкомасштабным. Так продолжается до тех пор, пока не вступит в игру вязкость, к-рая сглаживает градиенты скорости, преобразуя энергию вихрей в тепло. В неравновесных Д. с. возможно также образование диссипативных структур.
M. А. Миллер, В. П. Реутов
|
|
 |
