Анализ причин образования диссипативных структур

1. Рассмотрим класс хорошо растворимых веществ, кристаллизация которых ведётся при малых величинах пересыщения. Следовательно, в этом случае текущая концентрация раствора будет немного превышать равновесную

а выражение (5.9) при этом преобразуется к виду:

Видно, что избыточное производство энтропии является положительно определённой квадратичной формой. Следовательно, при кристаллизации хорошо растворимых веществ не должно происходить образования диссипативных структур.

2. Рассмотрим класс малорастворимых веществ, кристаллизация которых ведётся при больших величинах пересыщения (т.е. при существенном удалении от равновесия). Следовательно, в этом случае текущая концентрация раствора будет значительно больше равновесной:

а выражение (5.9) можно преобразовать к виду:

Поскольку процесс кристаллизации обычно ведут при охлаждении, то . Уменьшение температуры приводит к увеличению пересыщения, т.е. . Следовательно, производная термодинамической функции Ляпунова (избыточное производство энтропии) является отрицательно определённой квадратичной формой. Совпадение знаков функции Ляпунова (второй вариации энтропии) и её производной свидетельствует о возможности возникновения в системе колебательных явлений.

Таким образом, термодинамический анализ кристаллизующихся систем позволил выявить класс веществ, при кристаллизации которых могут возникать диссипативные структуры, а именно - класс малорастворимых веществ. Причиной возникновения колебаний, пульсаций является способность системы удерживать большие пересыщения (т.е. существенное удаление от равновесия).