Различия между классической термодинамикой и термодинамикой неравновесных процессов

Классическая термодинамика, созданная в результате работ Карно, Клапейрона, Томсона, Клаузиуса, Гиббса и др., рассматривает системы, находящиеся в состоянии равновесия или в состоянии, приближающемся к равновесию. Очень небольшие отклонения от равновесия вызывают в системе изменения, протекающие с крайне малой скоростью (квазистатические процессы).

Объектом изучения термодинамики неравновесных процессов (ее также называют термодинамикой необратимых процессов) являются системы, существенно отклоняющиеся от состояния равновесия. В таких системах происходит переход вещества, энергии, импульса, зарядов от одной их части к другой. Явления переноса, являющиеся отличительной особенностью неравновесных систем, изучались Ньютоном, открывшим закон вязкого течения, Омом, установившим закон электропроводности, Фурье, сформулировавшим закон теплопроводности, и Фиком, предложившим основное уравнение диффузии.

В неравновесных системах существуют градиенты свойств. В частности, в этих системах возможны градиенты концентрации, температуры, давления и др. Эти градиенты могут оставаться постоянными в течение определенного времени. Такое состояние системы называется стационарным.

Градиенты свойств существуют и в равновесных непрерывных системах. Различие между равновесной непрерывной системой и стационарной системой заключается в том, что в непрерывной равновесной системе полностью исключен макроскопический перенос вещества, зарядов и пр.

Еще одной особенностью неравновесных систем является протекание в них диссипативных процессов, в результате которых совершаемая над системой работа не может быть возвращена внешней среде. В частности, диссипативные процессы сопровождают прохождение электрического тока через систему (в простейшем случае - выделение джоулевой теплоты), перенос количества движения (вязкое течение жидкостей и газов) и др.

В термодинамике неравновесных систем в отличие от классической термодинамики появляется новая величина - время и вместе с ней производные по времени - скорости.