7.2. Анализ причин осцилляций
Реакционные схемы Белоусова-Жаботинского и Бриггса-Раушера являются примером
химических осцилляторов, способных вызвать колебания концентраций реагентов, образование сложных упорядоченных
структур (диссипативных структур). Анализ производных термодинамической функции Ляпунова (второй вариации энтропии)
(6.9) и (6.10) позволяет выявить причины этих явлений самоорганизации.
Прежде всего, это наличие в реакционных схемах Белоусова-Жаботинского и
Бриггса-Раушера автокаталитических реакций (в обоих случаях это реакция № 3), приводящее к появлению отрицательных
слагаемых в выражениях (6.9) и (6.10), которые связаны как с самим реакционным механизмом автокаталитического
процесса, так и с термокинетическим эффектом. Более подробно дестабилизирующее влияние автокаталитической реакции
было рассмотрено ранее на простом примере.
Рассмотрение сложных реакционных схем позволяет подытожить
результаты термодинамического анализа (анализа производной термодинамической функции Ляпунова),
с помощью которого был выявлен класс химических осцилляторов и определены причины возникновения
колебательных явлений в системах с химическими реакциями:
1) наличие источников поступления вещества и энергии (открытость системы);
2) удалённость системы от равновесия, которая обусловливает её нелинейность;
3) наличие обратных связей в виде автокаталитической петли;
4) наличие термокинетических связей;
5) интенсивное выделение тепла в ходе химических реакций при недостаточном теплоотводе.
|