2015-08-13
645
Исторически первой моделью самоорганизации (формирования диссипативной структуры) являются так называемые ячейки Бенара, открытые в 1900 г. Постановка опыта очень проста: необходимо в равномерно подогреваемый снизу сосуд с плоским дном налить масло с размешанным в нем мелким порошком (рис. 3.1a).
Пока разность температур у дна и на поверхности Δ T = T 1 - T 2 невелика, жидкость неподвижна. Когда эта разность превысит определенное значение Δ Tc, которое зависит от свойств жидкости и толщины слоя, вся среда разбивается на правильные шестигранные ячейки (рис. 3.1б), в центре каждой из которых жидкость поднимается вверх, а по краям – вниз. Центр тяжести элементарной ячейки жидкости как бы поднимается вверх, становится неустойчивым и опрокидывается. Дальнейшее повышение разности температур ΔТ приводит к разрушению ячеек и хаотическому (турбулентному) движению жидкости. Формирование именно шестигранных ячеек объясняется на основе принципа минимальной диссипации энергии, т.к. только в этом случае имеет место минимальное отношение поверхности к объему. Это весьма наглядный пример оптимального решения, найденного природой (неживой природой), реализуемого
посредством самоорганизации.
Рис. 3.1. Модель Бенара
