Процессы в неравновесных системах характеризуются следующими свойствами.[ ...]
Локальное уменьшение энтропии в изолированной подсистеме быстро возвращается в равновесное состояние.[ ...]
В случае открытых систем возникают упорядоченные подсистемы, представляющие собой диссипативные структуры, которые питаются мощными потоками энергии и энтропии, внешними системами, но, опять-таки, суммарная энтропия в совокупности систем увеличивается. Иными словами, если в какой-то системе возникает устойчивая упорядоченность нового качества с низким значением энтропии суммарное увеличение энтропии совокупности взаимодействующих структур значительно превосходит по величине указанное выше уменьшение энтропии в отдельной подсистеме. Выражаясь фигурально, «просто так нечто из ничего не возникает, за все нужно чем-то платить».[ ...]
Поясним сказанное несколькими примерами. Лазерное излучение, являясь экологически чистым направленным потоком когерентной электромагнитной энергии, представляет собой диссипативную структуру, в которой за счет создания инверсной населенности (сугубо неравновесный процесс) на энергетических уровнях рабочей среды с помощью другой внешней системы происходит индуцированная генерация строго сфазируемых квантов. Энергия квантов вынужденного излучения при этом соответствует разности энергий уровней излучательного перехода с верхнего лазерного уровня на нижний уровень. При отсутствии инверсной населенности и внешнего индуцированного воздействия происходит спонтанное беспорядочное излучение при переходе возбуждённых частиц рабочей среды на нижние энергетические уровни, система переходит в равновесное состояние.[ ...]
Создание инверсной населенности в рабочей среде является необходимым условием получения экологически чистого лазерного излучения, но недостаточным. Для обеспечения работы описываемой подсистемы требуется наличие оптического резонатора, подбор рабочей среды, ее цакачка внешними источниками энергии и т. п. Причем, если принять КПД лазера равным 10%, что является средней величиной для некоторых газовых оптических квантовых генераторов (для твердотельных ОКГ эта величина еще меньше), то 90% подводимой внешней энергии бесполезно рассеивается в виде тепловых загрязнений в окружающую среду. Иными словами, сравнительно низкое значение энтропии для лазерной подсистемы, обладающей высоким качеством энергии излучения, обеспечивается значительно большим приращением энтропии для всей общей системы, включая внешние источники накачки и окружающую среду.[ ...]
Вернуться к оглавлению