Fiziologiya kafedrasi "biofizika" fanidan laboratoriya

1-rasm. Ochiq sistema gidrodinamik modelining chizmasi.

Sistema orqali suyuqlikning uzluksiz oqishi va uning naychalar devoriga ishqalanishi qaytmas jarayonlar bo‘lgani uchun sistemada ent-ropiya oshib boradi. Entropiyaning barpo etilish tezligi va suyuqlik oqimlari tezliklari bilan o‘sha oqimlarga sabab bo‘luvchi kuchlar ko‘-paytmasiga tengdir.

Naycha R₁ da yuzaga keladigan entropiya uchun yozamiz:
TdS_i /dt=v₁(h₁-h), naycha R₂ - uchun esa TdS_е /dt=v₂(h-h₂). (2)
Bu yerda Т-mutlaq harorat, dS/dt - entropiya o‘sish tezligi, v₁ va v₂ - oqim tezliklari, (h₁-h) va (h-h₂) esa idishlardagi suyuqlik sathlariaro farqlardir.
Formula (2) dagi o‘ng va so‘l ifodalar vaqt birligida ajralib chiqqan energiya quvvatni ifolaydi, ya’ni so‘l tomondagisi issiqlik energiyasini, o‘ng tomondagisi esa mexanik energiyani ifodalaydi. Demak, mazkur formulalar naychalar Р₁, va Р₂ da mexanik energiyaning qanday qismi ishqalanish jarayoni tufayli ekvivalent miqdorda is-siqlik energiyasiga aylanishini ko‘rsatadi.
Shunday qilib, butun sistemada entropiyaning oshish tezligi teng bo‘ladi:
TdS/dt= TdS_i /dt+TdS_е/dt=v₁(h₁-h)+v₂(h-h₂) (3).
Formula (3) ga formula (1) va V₁ va V₂ qiymatlari qo‘yilsa, quyi-dagi tenglik hosil bo‘ladi.
TdS/dt= k₁(h₁-h)²+k₂(h-h₂)² (4).
Formula (4) dagi TdS/dt ni TS orqali ifodalab, TS - ning h - ga bog‘liklik grafigini chizish mumkin. formula (4) ning o‘ng tomondagi ifodalar kvadratli bo‘lgani uchun TS - h - bog‘liqligi grafikda parabola shaklida namoyon bo‘ladi.
Ma’lumki, parabola shoxlarining yo‘nalishi formuladagi o‘ng tomon ifodalarining ishorasiga bog‘liq. Agarda k₁ va k₂ musbat ishoraga ega bo‘lsa, parabola shoxlari tepaga yo‘naladi. Bunday hol entropiya o‘sishi tezligining minimal miqdori bilan xarakterlanadigan barqa-ror statsionar holatga mos keladi.
Agar naychalardagi oqim tezliklari o‘zgartirilsa, Н - idishdagi suyuqlik balandligi ham o‘zgaradi, ya’ni sistema yangi statsionar holatga o‘tadi. Н - idishdagi statsionar holat birdaniga tiklanmasdan, dastlab ma’lum bir maksimal yoki minimal balandliklar orqali o‘tib, so‘ngra oldingi holatga yaqin keladigan ma’lum bir balandlikda turg‘unlashish orqali tiklanadi.
Bayon etilganlarni yakunlab shuni aytish mumkinki, barqaror stasionar holatda Н - idishdagi suyuqlik sathining har qanday siljishi, albatta uning dastlabki holatga qaytishi bilan tamomlanib, sistema entropiyasining minimal o‘sishi bilan xarakterlanadi.