3_2020_s_10

Название статьи РАЗВИТИЕ ПОНЯТИЯ ОБ ЭНТРОПИИ: ОТ ТЕРМОДИНАМИКИ ДО КОСМОЛОГИИ. СООБЩЕНИЕ 1. ПОНЯТИЕ ОБ ЭНТРОПИИ: ТЕРМОДИНАМИКА, МЕХАНИКА, ИНФОРМАТИКА, ТРИБОФАТИКА, МЕХАНОТЕРМОДИНАМИКА
Авторы

Л.А. СОСНОВСКИЙ, д-р техн. наук, проф., профессор кафедры «Локомотивы», Белорусский государственный университет транспорта, г. Гомель, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

С.С. ЩЕРБАКОВ, д-р физ.-мат. наук, проф., профессор кафедры теоретической и прикладной механики, Белорусский государственный университет, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
В рубрике МЕХАНИКА ТРИБОФАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Год 2020 номер журнала 3 Страницы

78–88
Тип статьи Научная статья Индекс УДК 536 Индекс ББК  
Идентификатор DOI https://doi.org/10.46864/1995-0470-2020-3-52-78-88
Аннотация В работе изложен математический подход к понятию энтропии. Дан его анализ в различных разделах науки (термодинамика, механика и др.), и составлена сводка основных «энтропийных закономерностей». Сформулировано семь полезных определений энтропии для аддитивных процессов (систем). Особо подчеркивается, что термодинамическая энтропия не является сохраняемой величиной, не может наблюдаться непосредственно и не имеет материального содержания. Эти три «не» существенно затрудняют использование понятия энтропии в инженерных приложениях. Установлено, что понятия энтропии кардинально различаются для аддитивных и неаддитивных процессов (систем). Для первых энтропия (в термодинамике) — это характеристика рассеяния энергии. А для вторых (в трибофатике) — характеристика ее поглощения. В механотермодинамике анализируются оба этих процесса. При этом между компонентами энергии и, следовательно, энтропии, а также повреждениями элементов системы, обусловленными нагрузками разной природы, возникают специфические взаимодействия. На макроуровне Λ-функции таких взаимодействий оказываются вполне аналогичными параметрам неаддитивности в q-исчислении (на наноуровне). Это указывает на фундаментальность современных представлений о неаддитивных системах. Изложены основные представления о трибофатической и механотермодинамической энтропии. Установлены следующие их особенности: объект (система взаимодействующих сред, а не среда); состояние объекта (текущее и предельное, а не только текущее); не рассеянная, а эффективная энергия, затрачиваемая непосредственно на производство повреждений; неаддитивность (взаимодействие компонент энергии, энтропии, повреждений, обусловленных нагрузками разной природы). Записан и анализируется всеобщий закон неуклонного роста энтропии. Показано, что эволюция системы в общем случае определяется интенсивностью процессов необратимого изменения энтропии — термодинамической и трибофатической, т. е. объединенной механотермодинамической энтропии. А производство энтропии также вечно, как движение и повреждение материи. Именно поэтому понятие об энтропии оказалось полезным и в космологии. В этой связи известная аналогия термодинамики и механики черных дыр в космологии признается недостаточной. Выдвигается гипотеза об аналогии механотермодинамики и механики черных дыр на основе понятий о трибофатической и механотермодинамической энтропии. Дается первое обоснование этой аналогии и анализируется ее перспективность. Статья публикуется в двух сообщениях.
Ключевые слова энтропия, термодинамика, обратимые и необратимые процессы, статистическая механика, классическая динамика, квантовая механика, механика сплошной среды, механика трения и износа, механическая усталость, информатика, трибофатика, механотермодинамика, механика черных дыр, эволюция систем
  Полный текст статьи Вам доступен
Список цитируемой литературы
  1. Clausis, R. Mechanical Theory of Heat / R. Clausis, T.A. Hirst, J. Tyndall. — London: John van Voorst, 1867. — 376 p.
  2. Kondepudi, D. Modern Thermodynamics: From Heat Engines to Dissipative Structures / D. Kondepudi, I. Prigogine. — John Wiley & Sons, 1998. — 486 p.
  3. Физический энциклопедический словарь. — М.: БСЭ, 1983. — 928 с.
  4. Wikipedia: The Free Encyclopedia [Electronic resource]. — Mode of access: https://en.wikipedia.org/wiki/Entropy. — Date of access: 10.05.2020.
  5. Эткинс, П. Порядок и беспорядок в природе / П. Эткинс. — М.: Мир, 1987. — С. 88–90.
  6. Eddington, A.S. The Nature of Physical World: Gifford Lectures / A.S. Eddington. — Brooklyn: AMS Press, 1927. — 382 p.
  7. Boltzmann, L. Sitzungsber / L. Boltzmann // Acad. Wiss. Wien. — 1872. — Vol. 66. — Pp. 275–370.
  8. Planck, M. Treatise on Thermodynamics / M. Planck; Engl. transe. — 3rd ed. — N.Y.: Dover, 1945.
  9. Шеннон, К. Работы по теории информации и кибернетике / К. Шеннон. — М.: Иностр. лит-ра, 1963. — 832 с.
  10. Tribus, M. Energy and Information / M. Tribus, E.C. McIrvine // Scientific America, 224 (September 1971). — Pp. 178–189.
  11. Gibbs, J.W. The Scientific Papers of Willard Gibbs. Vol. 1: Thermodynamics / J.W. Gibbs. — N.Y.: Dover, 1961.
  12. Coveney, P.V. The Second Law of Thermodynamics: Entropy, Irreversibility and Dynamics / P.V. Coveney. — 1988. — Vol. 333. — Pp. 409–415.
  13. Neumann, J. Matematische Grundlagen der Quantenmechanic / John von Neumann. — German: Springer, 1996. — 271 p.
  14. Мейз, Дж. Теория и задачи механики сплошных сред / Дж. Мейз. — М.: Мир, 1974. — 318 с.
  15. Седов, Л.И. Механика сплошной среды: в 2 т. / Л.И. Седов. — М.: Наука, 1973. — Т. 2. — 420 с.
  16. Bryant, M.D. Entropy and Dissipative Processes of Friction and Wear / M.D. Bryant // Transactions of Faculty of Mechanical Engineering. — Belgrade, 2009. — Vol. 37, No. 2. — Pp. 55–60.
  17. Naderi, M. On the thermodynamic entropy of fatigue / M. Naderi, M. Amiri, M.M. Khonsari // Proceedings of the Royal Society. — 2010. — Series A, No. 466. — Pp. 423–438.
  18. Хинчин, А. Я. Понятие энтропии в теории вероятностей / А.Я. Хинчин // Успехи математических наук. — 1953. — Т. 8, № 3(55). — С. 3–20.
  19. Высоцкий, М.С. Механотермодинамическая система как новый объект исследования / М.С. Высоцкий, П.А. Витязь, Л.А. Сосновский // Механика машин, механизмов и материалов. — 2011. — № 2(15). — С. 5–10.
  20. Sosnovskiy, L.A. Mechanothermodynamics / L.A. Sosnovskiy, S.S. Sherbakov. — Berlin: Springer, 2016. — 155 p.
  21. Щербаков, С.С. Модели состояний трибофатических и механотермодинамических систем / С.С. Щербаков // Актуальные вопросы машиноведения: сб. науч. тр. / Объедин. ин-т машиностроения НАН Беларуси; редкол.: С.Н. Поддубко [и др.]. —2019. — Вып. 8. — С. 204–208.
  22. Сосновский, Л.А. Принципы механотермодинамики / Л.А. Сосновский, С.С. Щербаков. — Гомель: БелГУТ, 2013. — 150 с.
  23. Sosnovskiy, L.A. Mechanothermodynamical system and its behavior / L.A. Sosnovskiy, S.S. Sherbakov // Continuum Mech. Thermodyn. — 2012. — Vol. 24, Iss. 3. — Pp. 239–256.
  24. Сосновский, Л.А. Механика износоусталостного повреждения / Л.А. Сосновский. — Гомель: БелГУТ, 2007. — 434 с.
  25. Щербаков, С.С. Механика трибофатических систем / С.С. Щербаков, Л.А. Сосновский. — Минск: БГУ, 2010 — 407 с.
  26. Сосновский, Л.А. Основы трибофатики: учеб. пособие: / Л.А. Сосновский. — Гомель: БелГУТ, 2003. — Т. 1. — 246 с.; Т. 2. — 234 с.
  27. A.B. Abiba, A.A. Moreirab, J.S. Andrade Jr., M. P. Almeida // Phys. A. — 2003. — Vol. 322. — Рр. 276–284.
  28. Олемской, А.И. Статистическая теория поля неаддитивной системы / А.И. Олемской, О.В. Ющенко, А.Ю. Бадалян // ТМФ. — 2013. — Т. 174, № 3. — С. 444–466.
  29. Сосновский, Л.А. Об одном виде энтропии как мере поглощения энергии, расходуемой на производство повреждений в механотермодинамической системе / Л.А. Сосновский // Доклады НАН Беларуси. — 2007. — Т. 51, № 6. — С. 100–104.
  30. Сосновский, Л.А. Основы теории эволюции неорганических и органических систем, в том числе живых и разумных / Л.А. Сосновский, С.С. Щербаков, А.А. Лазаревич // Национальная философия в глобальном мире: материалы Первого белорус. философ. конгресса, Минск, 18–20 окт. 2017 г. — Минск: Беларус. навука, 2018. — С. 155–178.
  31. Сосновский, Л.А. Трибофатика: о диалектике жизни / Л.А. Сосновский. — 2-е изд. — Гомель: БелГУТ, 1999. — 116 с.
  32. Фейнман, Р. Лекции по физике / Р. Фейнман. — М.: Мир, 1963. — Т. 4. — 261 с.