JARiNS. – 2020. – № 11
https://doi.org/10.26160/2572-4347-2020-11-4-25
The evolution process of non-equilibrium thermodynamic systems
Tsegelskiy V.G.
Процесс эволюции неравновесных термодинамических систем
Цегельский В.Г.
Full text (Полный текст) PDF
Keywords: non-equilibrium thermodynamics, hysteresis, processes far from equilibrium, entropy production, Earth evolution branches.
Ключевые слова: неравновесная термодинамика, гистерезис, процессы далекие от равновесия, производство энтропии, ветви эволюции Земли.
Abstract. The conditions that determine the evolution process in both isolated and open non-equilibrium thermodynamic systems are analyzed. Special attention is paid to open non-equilibrium systems that are far from equilibrium. It has been shown by experiments and calculations that non-equilibrium processes occurring in hydrodynamics, heat transfer, aerodynamics, magnetism, heterogeneous catalytic and homogeneous periodic chemical reactions, in biological systems (in the cell membrane, protein and algae cell) obey to the same general laws of state change of non-equilibrium thermodynamic systems in their evolution process. The basis of these laws is a general principle formulated in the form of an axiom about the processes perfection pursuit in nature. Schemes of evolutionary processes of non-equilibrium thermodynamic systems having both several non-overlapping and overlapping stationary states are presented. In conclusion, the obtained laws of the hysteretic process of non-equilibrium thermodynamic systems evolution are shown on the example of the Earth’s atmosphere with all kinds of organisms living in it. Based on this, it is concluded that ice age and interglacial periods of the Earth's life are two branches of its evolution. On the lower branch of the hysteresis loop, with a lower entropy production, the evolution of the system proceeds according to the Clausius thermodynamic principle by the formation of increasingly complex structures with enlarging values of their entropy, which does not contradict Darwin's evolution theory.
Аннотация. Проанализированы условия, определяющие процесс эволюции как в изолированных, так и открытых неравновесных термодинамических системах. Особое внимание уделено открытым неравновесным системам, далеким от равновесия. Экспериментально-расчетным путем показано, что неравновесные процессы, протекающие в гидродинамике, теплообмене, аэродинамике, магнетизме, гетерогенных каталитических и гомогенных периодических химических реакциях, в биологических системах (в мембране клетки, белке и клетке водоросли), подчиняются одним и тем же общим закономерностям изменения состояний неравновесных термодинамических систем в процессе их эволюции. В основе этих закономерностей лежит общий принцип, сформулированный в виде аксиомы о стремлении к совершенству процессов в природе. Представлены схемы процессов эволюции неравновесных термодинамических систем, имеющих как несколько неперекрываемых, так и перекрываемых стационарных состояний. В заключении полученные закономерности гистерезисного процесса эволюции неравновесных термодинамических систем переносятся на атмосферу Земли с живущими в ней всевозможными организмами. На основании этого делается вывод, что ледниковый и межледниковый периоды жизни Земли – это две ветви ее эволюции. На нижней ветви гистерезисной петли, с меньшим значением производства энтропии, эволюция системы протекает по термодинамическому принципу Клаузиуса путем образования все более сложных структур с нарастающими значениями их энтропии, что не противоречит теории эволюции Дарвина.
