物理化学名词解释 开放体系 远离平衡态 非线性作用 涨落

涨落 zhǎngluò

物质系统处于热力学平衡态时，作为统计平均值的宏观物理量如能量、压强、分子数密度在其平均值附近有微小变动的现象。又称起伏。

大气中分子的热运动使宏观小体积内的分子数时多时少，分子数密度的这种涨落引起折射率的偏离 ，导致日光散射，是使天空呈蓝色的原因之一。布朗运动也是一种涨落现象，在电流计或其他仪器中，用细丝悬挂的反射镜受到周围气体分子的无规则碰撞，撞击的不均衡即力矩的涨落，导致反射镜随机的运动，使仪器的灵敏度受到限制。在电路和电子元件中，由于电子的无规则运动，产生微弱的方向与大小不断变化的涨落电流，引起仪器的噪声，使测量精度受到限制。

涨落是大量微观粒子的一种统计平均行为，是大量微观粒子如分子、原子、电子等无规则热运动的结果。涨落的相对值通常很小，但在有些现象中仍可观察到，并且可能有很重要的影响。

远离平衡态

远离平衡态是相对于平衡态和近平衡态而言的。平衡态是指系统各处可测的宏观物理性质均匀(从而系统内部没有宏观不可逆过程)的状态，它遵守热力学第一定律：dE=dQ-pdV，即系统内能的增量等于系统所吸收的热量减去系统对外所做的功；热力学第二定律：dS/dt>=0，即系统的自发运动总是向着熵增加的方向；和波尔兹曼有序性原理：pi=e-Ei/kT，即温度为T的系统中内能为Ei的子系统的比率为pi.

近平衡态是指系统处于离平衡态不远的线性区，它遵守昂萨格(Onsager)倒易关系和最小熵产生原理。前者可表述为：Lij=Lji，即只要和不可逆过程i相应的流Ji受到不可逆过程j的力Xj的影响，那么，流Ji也会通过相等的系数Lij受到力Xi的影响。后者意味着，当给定的边界条件阻止系统达到热力学平衡态(即零熵产生)时，系统就落入最小耗散(即最小熵产生)的态。

远离平衡态是指系统内可测的物理性质极不均匀的状态，这时其热力学行为与用最小熵产生原理所预言的行为相比，可能颇为不同，甚至实际上完全相反，正如耗散结构理论所指出的，系统走向一个高熵产生的、宏观上有序的状态。