Реакция Белоусова – Жаботинского как самоорганизующаяся химическая система

Лазер как самоорганизующаяся физическая система

Лазер - устройство, в которое поступает свет от некогерентного источника (обычной лампы), а выходит из него узконаправленный когерентный световой пучок, при этом выделяется некоторое количества тепла.

При внешнем воздействии в виде накачки светом до порогового критического значения т.н. некогерентный шум преобразуется в ²чистый тон², т.е. испускается чисто синусоидальная волна - отдельные атомы ведут себя строго коррелированным образом, самоорганизуются.

В колбу сливают в определенных пропорциях Ce₂(SO₄), KBrO₃, CH₂(COOH)₂, H₂SO₄, добавляют несколько капель - ферроина и перемешивают. Более конкретно - исследуются

В растворе сульфата церия, бромида калия, малоковой кислоты и серной кислоты, взятых в определенных пропорциях с добавлением феррогена - индикатора окислительно - восстановительные реакции

Ce ³⁺_ _ _ Ce ⁴⁺; Ce ⁴⁺_ _ _ Ce ³⁺

при концентрации реагирующих веществ, превышающих критическое значение, наблюдаются необычные явления, изменение цвета (по спектральному поглощению).

Изменение концентрации ионов церия приобретает характер релаксационных колебании - цвет раствора со временем периодически изменяется от красного (при избытке Се³⁺) до синего (при избытке Се ⁴⁺). Такая система и эффект получили название химические часы.

Временные (а) и пространственные (б)

и периодические структуры в реакции Белоусова - Жаботинского

Биологические системы -одни из главных объектов исследования в синергетике.

Животный мир демонстрирует множество высокоупорядоченных структур, великолепно функционирующих. Организм как целое непрерывно получает потоки энергии (солнечная энергия, например, у растений) и веществ (питательных) и выделяет в окружающую среду отходы жизнедеятельности. Живой организм - это система открытая. Живые системы при этом функционируют вдали от равновесия. Процессы самоорганизации позволяют биологическим системам ²трансформировать² энергию с молекулярного уровня на макроскопический (мышечное сокращение, приводящее к всевозможным движениям, образование заряда у электрических рыб, распознавание образов, речи в живых системах). Конкретной биологической системой может служить, например, система ²жертва - хищник².

Но не все особенности биологических систем, например, их эволюция, объясняются с помощью понятий открытых термодинамических систем и синергетики.

Приложение к лекции 4

Дата добавления: 2014-01-11