Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Необратимое преобразование энергии в формы, менее способные совершать работу.
Irreversible transformation of energy into forms less capable of doing work
В термодинамике диссипация является результатом необратимого процесса, воздействующего на термодинамическую систему. В диссипативном процессе энергия (внутренняя, кинетическая энергия потока или потенциал системы) преобразуется из начальной формы в конечную, при этом способность конечной формы совершать термодинамическую работу меньше, чем у начальной. Например, передача энергии в виде тепла является диссипативной, поскольку это передача энергии, отличная от термодинамической работы или переноса вещества, и приводит к рассеиванию ранее концентрированной энергии. В соответствии со вторым законом термодинамики, при теплопроводности и излучении от одного тела к другому энтропия изменяется с температурой (уменьшает способность комбинации двух тел совершать работу), но никогда не уменьшается в изолированной системе. В машиностроении диссипация – это необратимое преобразование механической энергии в тепловую с сопутствующим увеличением энтропии. Процессы с определенной локальной температурой производят энтропию с определенной скоростью. Произведение скорости производства энтропии на локальную температуру дает мощность рассеяния. Важными примерами необратимых процессов являются: тепловой поток через термическое сопротивление, поток жидкости через сопротивление потоку, диффузия (смешение), химические реакции и протекание электрического тока через электрическое сопротивление (нагрев Джоуля).
In thermodynamics, dissipation is the result of an irreversible process that affects a thermodynamic system. In a dissipative process, energy (internal, bulk flow kinetic, or system potential) transforms from an initial form to a final form, where the capacity of the final form to do thermodynamic work is less than that of the initial form. For example, transfer of energy as heat is dissipative because it is a transfer of energy other than by thermodynamic work or by transfer of matter, and spreads previously concentrated energy. Following the second law of thermodynamics, in conduction and radiation from one body to another, the entropy varies with temperature (reduces the capacity of the combination of the two bodies to do work), but never decreases in an isolated system. In mechanical engineering, dissipation is the irreversible conversion of mechanical energy into thermal energy with an associated increase in entropy. Processes with defined local temperature produce entropy at a certain rate. The entropy production rate times local temperature gives the dissipated power. Important examples of irreversible processes are: heat flow through a thermal resistance, fluid flow through a flow resistance, diffusion (mixing), chemical reactions, and electric current flow through an electrical resistance (Joule heating).
Определение
Диссипативные термодинамические процессы по своей сути необратимы, поскольку они производят энтропию. Планк считал трение основным примером необратимого термодинамического процесса. В процессе, где температура локально непрерывно определена, локальная плотность скорости производства энтропии, умноженная на локальную температуру, дает локальную плотность рассеиваемой мощности. Отдельное проявление диссипативного процесса не может быть описано единым гамильтоновым формализмом. Диссипативный процесс требует набора допустимых гамильтоновых описаний, и неизвестно, какое именно из них описывает конкретное рассматриваемое проявление процесса. Это относится к трению и ударам, а также ко всем подобным силам, приводящим к декогеренции энергии – то есть к преобразованию когерентного или направленного потока энергии в некогерентное или более изотропное распределение энергии.
Dissipative thermodynamic processes are essentially irreversible because they produce entropy. Planck regarded friction as the prime example of an irreversible thermodynamic process. In a process in which the temperature is locally continuously defined, the local density of rate of entropy production times local temperature gives the local density of dissipated power. A particular occurrence of a dissipative process cannot be described by a single individual Hamiltonian formalism. A dissipative process requires a collection of admissible individual Hamiltonian descriptions, exactly which one describes the actual particular occurrence of the process of interest being unknown. This includes friction and hammering, and all similar forces that result in decoherency of energy—that is, conversion of coherent or directed energy flow into an indirected or more isotropic distribution of energy.
Энергия
Преобразование механической энергии в тепло называется диссипацией энергии. – Франсуа Родье. Этот термин также применяется к потерям энергии из-за выделения нежелательного тепла в электрических и электронных цепях.
"The conversion of mechanical energy into heat is called energy dissipation." – François Roddier The term is also applied to the loss of energy due to generation of unwanted heat in electric and electronic circuits.
Вычислительная физика
В вычислительной физике числовая диссипация (также известная как "числовое рассеяние") относится к определенным побочным эффектам, которые могут возникать при численном решении дифференциального уравнения. Когда чистое уравнение адвекции, не содержащее диссипации, решается методом численного приближения, энергия начальной волны может уменьшаться подобно диффузионному процессу. Такой метод считается содержащим диссипацию. В некоторых случаях для улучшения численной устойчивости решения намеренно добавляют "искусственную диссипацию".
In computational physics, numerical dissipation (also known as "Numerical diffusion") refers to certain side effects that may occur as a result of a numerical solution to a differential equation. When the pure advection equation, which is free of dissipation, is solved by a numerical approximation method, the energy of the initial wave may be reduced in a way analogous to a diffusional process. Such a method is said to contain 'dissipation'. In some cases, "artificial dissipation" is intentionally added to improve the numerical stability characteristics of the solution.
Математика
Формальное математическое определение диссипации, как оно обычно используется в математическом изучении динамических систем, сохраняющих меру, приводится в статье «Блуждающее множество».
A formal, mathematical definition of dissipation, as commonly used in the mathematical study of measure preserving dynamical systems, is given in the article wandering set.
В гидравлике
Диссипация – это процесс преобразования механической энергии нисходящего потока воды в тепловую и акустическую энергию. Различные устройства устанавливаются в руслах рек для снижения кинетической энергии потока, чтобы уменьшить его эрозионное воздействие на берега и дно. Зачастую эти устройства представляют собой небольшие водопады или каскады, где вода стекает вертикально или перекатывается через каменную наброску, теряя часть своей кинетической энергии.
Dissipation is the process of converting mechanical energy of downward flowing water into thermal and acoustical energy. Various devices are designed in stream beds to reduce the kinetic energy of flowing waters to reduce their erosive potential on banks and river bottoms. Very often, these devices look like small waterfalls or cascades, where water flows vertically or over riprap to lose some of its kinetic energy.
Волны или колебания
Волны или колебания теряют энергию со временем, обычно из-за трения или турбулентности. Во многих случаях "потерянная" энергия повышает температуру системы. Например, волну, уменьшающую свою амплитуду, говорят, что она затухает. Конкретный характер этого явления зависит от природы волны: атмосферная волна, например, может затухать вблизи поверхности из-за трения о земную поверхность, а на больших высотах – из-за радиационного охлаждения.
Waves or oscillations, lose energy over time, typically from friction or turbulence. In many cases, the "lost" energy raises the temperature of the system. For example, a wave that loses amplitude is said to dissipate. The precise nature of the effects depends on the nature of the wave: an atmospheric wave, for instance, may dissipate close to the surface due to friction with the land mass, and at higher levels due to radiative cooling.
История
Концепция диссипации была введена в область термодинамики Уильямом Томсоном (лорд Кельвин) в 1852 году. Лорд Кельвин пришел к выводу, что некоторые из вышеупомянутых необратимых диссипативных процессов будут происходить, если процесс не регулируется "идеальной термодинамической машиной". К этим процессам лорд Кельвин отнес трение, диффузию, теплопроводность и поглощение света.
The concept of dissipation was introduced in the field of thermodynamics by William Thomson (Lord Kelvin) in 1852. Lord Kelvin deduced that a subset of the above mentioned irreversible dissipative processes will occur unless a process is governed by a "perfect thermodynamic engine". The processes that Lord Kelvin identified were friction, diffusion, conduction of heat and the absorption of light.