 |
Гипотезы и законы механики сплошной среды и общей термомеханики
|
|
|
|
Рассматриваются макроскопические состояния и параметры (внутренние и внешние) системы.
Характеристики материалов и нагрузок определяются феноменологическими (в т.ч., экспериментальными) методами. Рассматриваются закрытые системы CS (обмениваются со средой энергией) в состоянии равновесия. Равновесных состояний бесчисленное множество. Нагрузки, воздействия и характеристики материалов детерминированные дискретные.
Процессы рассматриваются в состоянии равновесия и обратимы во времени.
Системы (простые) рассматриваются методами классической физики.
Гипотезы:
. Гипотеза введения единой декартовой системы координат для всех точек пространства.
. Гипотеза сплошности (Бернулли) объекта.
Тело постулируется как среда, заполняющая определенный объем.
. Гипотеза непрерывности метрического пространства.
. Гипотеза непрерывности абсолютного времени для всех систем отсчета.
. Гипотеза распределенности массы.
. Гипотеза распределенности массовых и поверхностных сил.
. Контактный характер поверхностных сил.
. Гипотеза макроскопичности сплошной среды и механических свойств материалов.
. Гипотеза термомеханики сплошных сред о распределенности массовых и контактных скоростей нагрева.
Число гипотез 
. Число принципов (основных и дополнительных) 7.
Законы СМ (следствия принципа инвариантности):
. Закон сохранения массы:
масса не изменяется при любых движениях тела, если тело состоит из одних и тех же материальных точек;
масса является аддитивной величиной:
.
. Закон сохранения импульса (изменения количества движения).
. Закон сохранения количества импульса (изменения момента количества движения).
|
|
|
. Закон сохранения энергии (первое начало термодинамики).
. Закон баланса энтропии (второе начало термодинамики).
. Существование абсолютной температуры (нулевое начало термодинамики).
В расчетах используются уравнения механики сплошной среды и общей термодинамики (энергокинематика линейных процессов).
Результат расчетов: полная механическая энергия и мощности потребляемой тепловой и электрической энергии без учета перераспределения энергии между видами движения и рассеяния.
Открытые системы и энергодинамика. Open systems and the energy-dynamics
Рассматриваются микроскопические состояния и параметры (внутренние) системы с динамическими (микроскопическими) распределениями частиц и упорядоченные изменения состояний на макроскопическом уровне. Открытые системы (OS) относятся к большим (сложным) системам.
Открытые системы [12] обмениваются со средой энергией, веществом, информацией, в том числе, в неравновесном состоянии. Равновесных (неравновесных) состояний счетное множество.
Нагрузки, воздействия и характеристики материалов стохастические.
Большие системы - пространственно-распределенные системы, в которых подсистемы (их составные части) относятся к категории сложных.
Большую систему характеризуют:
большие размеры;
сложная иерархическая структура;
циркуляция в системе информационных, энергетических и материальных потоков;
высокий уровень неопределенности в описании системы;
наличие неравновесных и нестационарных процессов;
необратимость процессов во времени;
возможность появления самопроизвольных кооперативных и коллективных процессов;
наличие обратной связи.
Системы рассматриваются методами статистической физики.
Открытые системы основываются на принципах:
Принцип инвариантности - последовательность распределений случайных величин при большом числе измерений сводится к распределению случайной величины.
|
|
|
Принцип неопределенности Гейзенберга, - система не может находиться в состояниях, в которых координаты ее центра инерции и импульс принимают определенные точные значения. Принцип Гейзенберга, - одновременное измерение двух сопряженных переменных (например, положение частицы и импульс) неизбежно приводит к ограничению точности.
Принцип самоорганизации - после выхода системы из равновесия системы в ней реализуется механизм самопроизвольного упорядочивания, и возникновение нового относительного устойчивого состава;
Принцип эволюционизма - принцип необратимости, выражающийся в нарушении симметрии во времени;
Принцип способности - достигать конечного состояния независимо от нарушения начальных условий;
Принципы термодинамики - 4
Принцип максмина - в равновесных и стационарных системах имеет место принцип минимизации энтропии. В неравновесных системах этот принцип не работает.
Гипотезы OS:
. Систему можно разбить на подсистемы и изучать каждую из них в отдельности.
. Система целенаправленно осуществляет выбор своего поведения.
Число гипотез 
. Число принципов 9.
В расчетах используются уравнения теории открытых систем и энергодинамики.
Результат расчетов: общая энергия системы (сумма полной механической и внутренней энергии) и мощности потребляемой тепловой и электрической энергии с учетами перераспределения энергии между видами движения и рассеяния.
Эволюция развития рассмотрения систем: 
.
В Природе нет систем: IS и CS (модельные расчетные формы систем).
Энергодинамический метод исследования состоит в рассмотрении энергетической стороны любого явления и приложении к ней общей теории процессов переноса и преобразования энергии.
При рассмотрении состояния ОS установлено, что число равновесных и стационарных состояний представляет счетное множество, неравновесных состояний - бессчетное множество.
Рассмотрение открытой системы в неравновесном состоянии должно исследоваться методами физической и химической кинетики.
Если считать, что энергия соответствует форме движения материи, то термины физическая и химическая кинетика следует заменить сочетаниями с термином энергия.
|
|
|
