της Δήμητρας Σπανού καθηγήτριας Χημικού 2ας Εκπ/σης 1ο Γυμν. Δάφνης
Ι τσινγκ Το Βιβλίο των Αλλαγών
56 Λυ ο περιπλανώμενος
Η ΕΙΚΟΝΑ
Φωτιά στο βουνό'
Η εικόνα του περιπλανώμενου.
Έτσι ο ανώτερος άνθρωπος
είναι νηφάλιος και προσεκτικός
στην επιβολή ποινών
και δεν παρατείνει τις δικαστικλες υποθέσεις.
Η Ελληνική Μυθολογία
Η Νύχτα άφησε στους κόλπους του Ερέβους το Κοσμικό Αβγό οπότε και δημιουργήθηκαν το Χάος, η Γαία, ο Τάρταρος (τα σπλάχνα της Γαίας) και ο Έρωτας.
Κατά άλλες εκδοχές, το Χάος προϋπήρχε όλων, και από αυτό δημιουργήθηκαν τα παιδιά του, η Γαία, ο Τάρταρος, ο Έρως ή Φάνης, η Νύχτα και ο Έρεβος.
υπό κατασκευή
Το ζήτημα που προέκυψε στους επιστημονικούς κύκλους των αρχών του περασμένου αιώνα και στην συνέχεια επιρρέασε και διαπέρασε σιγά σιγα όχι μόνο και την εφαρμοσμένη επιστήμη, αλλά και πολλές άλλες πλευρές της ζωής των ανθρώπων, είναι η νέα οπτική της ερμηνείας των φυσικών φαινομένων, που αναγκαστικά κατέρριψε το ντετερμινιστικό μοντέλο που είχε ξεκινήσει με τους Φυσικούς της αναγέννησης και συνεχίστηκε και τους επόμενους αιώνες . Η ανακάλυψη του μικρόκοσμου, αλλά και η περισσότερο σοβαρή προσέγγιση των Συμπαντικών φαινομένων και μεγεθών, οδήγησε όχι απλά σε νέες επιστημονικές θεωρίες αλλά και σε μια δραματική κατάρρευση της έως τότε αντίληψης των ανθρώπων για τα φυσικά φαινόμενα. Ο χρόνος και ο τόπος δεν ήταν πια απόλυτα, η περίπτωση να συμβεί ή όχι κάποιο γεγονός ήταν θέμα μιας κρίσιμης ποσότητας (ουδός) και ακόμα η τάξη και η οργάνωση μπορεί να μην ήταν μια γενική κατάσταση αλλά να ίσχυε σε "νησίδες " του χώρου ή του χρόνου και όλα τα υπόλοιπα να βρίσκονταν σε χαοτικές συνθήκες.
Συνεχίζοντας όλη αυτή την εκστρατεία για την εμβάθυνση της σκέψης μας ώστε να μπορέσει να αντιληφθεί ακόμα πιο μέσα, τα μυστήρια του σύμπαντος , του κόσμου και της ζωής, ο Ilya Prigogine βραβεύτηκε με Nobel για την γενναία προσπάθεια του, που έγινε μέσα στο περιβάλλον μελέτης του που ήταν η Θερμοδυναμική -να κοιτάξει μέσα στο χάος που δημιουργείται στις μη αντιστρεπτές συνθήκες μεταβολών και να μπορέσει να αντιληφθεί κάποια γεγονότα στον μικρόκοσμο που κάνουν αυτό το χάος να μην είναι τόσο φοβερό κι απροσπέλαστο
Τα γεγονότα αυτά οομάστηκαν δομές διασκορπισμού
Τι όμως μπορεί να εννοούμε με τον όρο δομές διασκορπισμού
Η θερμοδυναμική θεώρηση του Σύμπαντος είναι η πιο συνηθέστερη και "αγκαλιάζει διαφορετικά πεδία, όπως την Κοσμολογία, την Φυσική στοιχειωδών σωματιδίων, την Βιολογία.
Η Σουηδική Επιτροπή που τίμησε τον Ilya Prigogine με το Νόμπελ Χημείας το 1977 ανέφερε γι αυτόν ότι
"Ο Progozine μεταμόρφωσε θεμελιακά και αναθεώρησε την επιστήμη της μη αντιστρέψιμης θερμοδυναμικής. Εδωσε νέες σχέσεις και δημιούργησε νέες θεωρίες για να γεφυρώσει το χάσμα ανάμεσα στα βιολογικά και κοινωνικά επιστημονικά πεδία της έρευνας."
.
Η Θερμοδυναμική
Εξετάζει τις ενεργειακές μεταβολές, μεταξύ της θερμότητας που ανταλλάσει ένα σώμα, του έργου στις διάφορες μορφές του που παράγει ή καταναλώνει το σώμα αυτό, και τις μεταβολές στην εσωτερική του ενέργεια. Ουσιαστικά είναι μεταφορά και μετατροπή σε άλλη μορφή ενέργειας υπό μορφή θερμότητας
Η Θερμοδυναμική ασχολείται μόνομε την μακροσκοπική μελέτη των φαινομένων και τα μεγέθη είναι υπολογίσιμα πειραματικά
Τα καταστατικά μεγέθη και οι καταστατικές ιδιότητες της Θερμοδυναμικής
Στην Θερμοδυναμική, η κατάσταση ενός σώματος, καθορίζεται από τα καταστατικά μεγέθη του που είναι:
Η θερμοκρασία (Τ)
Ο όγκος (V)
Η πίεση (Ρ)
Η Σύσταση (Νκ)
Στην Θερμοδυναμική, η κατάσταση ενός σώματος, περιγράφεται από τις καταστατικές ιδιότητες του που είναι
Η Εσωτερική ενέργεια (U) : άθροισμα της ενέργειας όλων των ατόμων, μορίων και ιόντων ενός συστήματος που οφείλεται στην κινητική ενέργεια άτακτη κίνηση περιστροφική δονήσεις δυναμική λόγω των ελκτικών ή απωστικών δυνάμεων
Η Ενθαλπία (H) : αντπροσωπεύει το ολικό ποσό ενέργειας που περικλείει ένα σώμα . Άθροισμα της Εσωτερικής του Ενέργειας και της Ενέργειας που απαιτείαι για να καταλάβει τον χώρο του
Η Θερμοδυναμική Εντροπία (S) Είναι το μέτρο της αταξίας ενός συστήματος ή η ενέργεια που δεν μπορεί να μετατραπεί σε έργο. Η μη διαθέσιμη ενέργεια ίση με TS
Η Ελεύθερη Ενέργεια (G): Η ενέργεια που ενός συστήματος που μπορεί να χρησιμοποιηθεί. G=H-TS
Οι Νόμοι της Θερμοδυναμικής
Ο πρώτος Νόμος της Θερμοδυναμικής δηλώνει ότι η ενέργεια δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί αλλά μόνο να μετατραπεί από την μια μορφή στην άλλη
Ο δεύτερος νόμος της Θερμοδυναμικής δηλώνει ότι δεν μπορεί να μετατραπεί θερμότητα σε έργο από μια θερμική μηχανή, χωρίς απώλειες σε θερμότητα. Και συνεχίζοντας , δεν μπορούμε να λειτυργήσουμε μια ψυκτική μηχανή, (που μειώνουμε την θερμική ενέργεια) χωρίς να καταβάλουμε εξωτερικά ένα ποσό ενέργειας
Ο τρίτος Νόμος είναι ο Νόμος της Εντροπίας που ορίζει ότι, η Εντροπία ενός συστήματος σε θερμοκρασία απόλυτο μηδέν είναι ίση με το μηδέν
Σύμφωνα με την Κλασσική Μηχανική
περισσότερα
Εντροπία : Η αύξηση της αταξίας και η μείωση της Εσωτερικής Ενέργειας έως ότου το σύστημα φτάσει σε θερμοδυναμική Ισορροπία
- Αν αυτό το εξετάσουμε από την πλευρά της Κλασσικής Θερμοδυναμικής
- Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο της Θερμοδυναμικής η συνολική ενέργεια ενός συστήματος που μετατρέπεται από την μια μορφή στην άλλη, καταλήγει σταδιακά να μετατρέπεται σε θερμότητα, που είναι Ενέργεια χαμηλών προδιαγραφών (με την μεγαλύτερη αταξία) (και που δεν είναι πρόσφορη για την παραγωγή έργου)
Σύμφωνα με την Στατιστική Μηχανική
- Εντροπία το μέτρο της αταξίας ενός συστήματος. Προτάθηκε ο τύπος S= klnΩ όπου Ω είναι ο αριθμός των μικροσκοπικών καταστάσεων που μπορεί να βρεθεί ένα σύστημα
- Η Εντροπία ενός Συστήματος αυξάνεται κατά τη διάρκεια κάθε αυθόρμητης μεταβολής
- Μπορούμε να πούμε ότι σε κάθε αυθόρμητη διεργασία , συμβαίνει ένας τυχαίος διασκορπισμός της Ενέργειας.
- Πολύ συχνά ο διασκορπισμός της Ενέργειας, εκδηλώνεται με τη μορφή της αύξηση της αταξίας των συστατικών του δηλαδή την αύξηση της Εντροπίας του. (Εφαρμογή και στις Χημικές αντιδράσεις)
- Αυτή η σύνδεση όμως δεν είναι απόλυτη
- Η Εντροπία στο Σύμπαν
- Το Σύμπαν οδηγείται από την μέγιστη τάξη σε μια κατάσταση αποδιοργανωμένου χάους όπου δεν ανταλλάσεται πλέον ενέργεια .
- Αυτό σύμφωνα με τους φυσικούς καλείται ισορροπία.
- Σύμφωνα με τον τρίτο νόμο η Ενέργεια της Μέγιστης Εντροπίας ενός Συστήματος , το Σύμπαν αδυνατεί να παράγει περαιτέρω έργο.
- και βέβαια έχει σαν συνέπεια τον θερμικό θάνατο του Σύμπαντος.
Η θερμοδυναμική Θεωρία και η διαφοροποίηση του Prigogine
Στην κλασσική Φυσική και μηχανική του Νεύτωνα, μπορούμε να προβλέψουμε με ακρίβεια την εξέλιξη ενος φυσικού φαινομένου, εάν γνωρίζουμε λεπτομερώς τις αρχικές συνθήκες και τις εξισώσεις που το περιγράφουν.
Αυτό όμως δεν ισχύει στην πραγματικότητα. Αφ ενός γιατί ακόμα και μια πολύ μικρή διαφορά στις αρχικές τιμές μπορεί να δώσει στην συνέχεια μεγάλες αποκκλίσεις και εφ εταίρου συνήθως δεν είναι δυνατόν να καθορίσουμε τις αναλυτικές εξισώσεις και τις λύσεις τους με ακρίβεια.
Στην Θερμοδυναμική θεωρία και σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο κάθε μεμονωμένο σύστημα εξελίσσεται προς την κατάσταση της ισορροπίας, μεγιστοποιώντας την εντροπία και ελαχιστοποιώντας την εσωτερική του ενέργεια. Αυτή η εξέλιξη θεωρείται μονοσήμαντη.
Ο Prigogine μέσα από μια σειρά σύνθετων μαθηματικών εξισώσεων περιέγραψε πως για ανοικτά συστήματα ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής που είναι συνολικός μπορεί σε κάποιες περιοχές να μην ισχύει τοπικά. Η τάση σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο , προς αποδιοργάνωση ελαχιστοποιούνται και μπορεί να εμφανιστούν νέες συνθέσεις.
Τα συστήματα που βρίσκονται μακρυά από την ισορροπία, είναι ανοικτά και ανταλλάσουν υλη και ενέργεια με το περιβάλλον τους. Εκκμεταλλεύονται τις ενεργειακές εισροές και εκροές και η ύλη αποκτά νέες απρόσμενες ιδιότητες ώστε δημιουργούνται νέες οργανωμένες δομές
Οι διαμορφώσεις αυτές που προκύπτουν στη φύση στις περιοχές αυτές ονομάζονται δομές διασκορπισμού.
Στην ουσίια πρόκειται για συστήματα που καταναλώνουν ενέργεια και η ονομασία dissipative structures δόθηκε όταν μετά
στα πειράματά που ο Χημικός Prigogine που ξεκίνησε μετά τον δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο ανακάλυψε μαθηματικά μοντέλα που έδειχναν ότι οι χημικές αντιδράσεις μπορούσαν να παράγουν πολύπλοκες μορφές πουπαρατηρήθηκαν σε φυσικοχημικά φαινόμενα στα τέλη της δεκαετίας του ' 60. Αυτό μεταφράστηκε στα Ελληνικά, όχι μόνο σαν μορφές διασκορπισμού αλλά και σαν εκλυτογενείς ή ακόμα καταναλωτικές δομές
Την εμφάνιση τέτοιων δομών ευνοούν ξαφνικές αλλαγές που επιτρέπουν κάτι καινούργιο να εμφανιστεί.
Αυτό μεταφράστηκε στα Ελληνικά, όχι μόνο σαν μορφές διασκορπισμού αλλά και σαν εκλυτογενείς ή ακόμα καταναλωτικές δομές
Ακόμα το σύστημα που υφίσταται μια ξαφνική αποδιοργάνωση, είναι πιθανόν να δραπετεύσει σε μορφές συνθετότερες και πολυπλοκότερες
Σε αποστάσεις μακρυά από την ισορροπία τα αποτελέσματα μεγενθύνονται πολύ.
Αυτό είναι αναμενώμενο, εφόσον,
Παράδειγμα
ΠΗΓΕΣ
(https://benl.primedu.uoa.gr/database1/prigogine.html)
https://benl.primedu.uoa.gr/database1/prigogine.html
https://www.geocities.ws/grphysics/chaos/prig5.html
- Σύμφωνα με τον τρίτο νόμο η Ενέργεια της Μέγιστης Εντροπίας ενός Συστήματος , αδυνατεί να παράγει περαιτέρω έργο.