Рельеф в какой то момент времени может достигать такого состояния которое называют равновесием
Автоматический перевод этой страницы на основные языки народов мира:
ГЛАВА 1: СОДЕРЖАНИЕ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОЙ НАУКИ И МЕТОДЫ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ И АНАЛИЗА
Часть 3: Значение фактора времени в развития рельефа.
Раз рельеф подвержен эволюции, которая представляет собой не что иное, как сумму изменений, вызванных деятельностью перечисленных выше агентов, то очевидно, что эта эволюция в известной степени должна являться функцией времени. Если бы рельеф развивался под влиянием только одного агента и если бы темп работы последнего оставался одинаковым, мы могли бы, хотя далеко не с абсолютной точностью, по сумме изменений, испытанных формами поверхности, делать заключения о длительности времени, в течение которого эти изменения произошли. В действительности, однако, эта задача чрезвычайно усложняется по той причине, что в формировании рельефа одновременно участвуют несколько деятелей, причём работа одних то усиливает и ускоряет, то, наоборот, замедляет, а иногда даже парализует работу других. Так, например, эрозионная работа рек усиливается и ускоряется, если одновременно происходит поднятие (эпейрогеническое) земной коры, и, наоборот, замедляется или может даже совершенно замереть при условии одновременного опускания литосферы. Кроме того, скорость воздействия экзогенных агентов на рельеф в разных участках земной коры зависит от тектоники и геологического состава (литологии). Наконец, и сама по себе интенсивность и темп работы любого агента с течением времени подвержены значительным колебаниям. Всё это вместе взятое делает почти совершенно неразрешимой задачу определения по внешнему виду отдельной формы или комплекса форм их возраста, выраженного в числовых величинах, хотя бы приближённых, как это делают по отношению к организмам животным и растительным.
В. М. Девис, разобравший именно такой случай, положил его в основу построения своего так называемого цикла эрозии и, проводя аналогию между фазами развития рельефа и стадиями эволюции организма, ввёл в геоморфологию понятия о молодости, зрелости, старости, дряхлости. Простота концепции и изящество аналогии способствовали тому, что эта терминология, основанная, в сущности, на весьма отдалённой и даже грубоватой параллелизации, быстро укоренилась среди геоморфологов и получила не только широкое распространение, но зачастую стала употребляться в гораздо более прямолинейном смысле, чем это допускали сами творцы учения о закономерном развитии рельефа. Внешним видом форм стали пользоваться слишком схематически и упрощённо для восстановления прошлой истории страны. Так, наличие форм с плавными контурами многие стали истолковывать как старость рельефа; наоборот, резкие очертания гор с узкими и глубокими долинами рассматривать как признак молодости страны и т. д. Между тем в любой горной стране мы можем найти бок-о-бок друг с другом участки с совершенно различным развитием долин и со значительной разницей в общем расчленении поверхности, зависящей исключительно от разницы в геологическом их составе. Следовательно, фактор времени в развитии форм рельефа играет относительную роль, в каждом отдельном случае подлежащую особому выяснению.
Было бы неправильно из сказанного сделать вывод, что в геоморфологии следует вообще отказаться от выяснения закономерностей в развитии форм рельефа. Задача эта весьма сложная, но отнюдь не неразрешимая: правильная постановка её и удовлетворительное разрешение требуют лишь точного и полного учёта всех факторов формообразования. Если это сделано и если при этом удалось установить последовательность смен одних форм другими, то этим самым может считаться решённой (для данного комплекса форм) и проблема установления их относительного возраста.
Резюмируем вкратце то, что сказано на предыдущих страницах. Фактор времени играет в эволюции рельефа весьма важную, но относительную роль. Его значение может быть полностью учтено только в том случае, когда хорошо известна роль всех остальных факторов в преобразовании рельефа. Без такого учёта по одному внешнему виду отдельных форм и всего рельефа в целом нельзя делать заключение о так называемом «возрасте» форм.
Между возрастом форм в геоморфологии и возрастом живых организмов может быть проведена лишь формальная аналогия. Она в ряде случаев может быть оправдана, главным образом, постольку, поскольку с «возрастом» связывается обычно представление об энергии жизненных процессов, которым в геоморфологии соответствуют процессы расчленения земной поверхности экзогенными агентами (главным образом деятельностью проточной воды, морским прибоем и общими процессами денудации).
Если в стадии зрелости или старости происходят такие движения литосферы или другие резкие изменения физико-географических условий, в силу которых процесс расчленения вновь возвращается к одной из более ранних своих стадий, то такое явление в геоморфологии принято называть омоложением (рельефа или цикла).
Небесполезно ещё сказать несколько слов о применении к описанным явлениям термина цикл. Неоднократно указывалось на то, что пользование этим термином в применении к сумме преобразований рельефа в течение определённого отрезка времени не совсем правильно, так как мы здесь в сущности вовсе не имеем замкнутого круговорота событий с неизменным повторным возвращением к первоначальному исходному положению. С логической точки зрения такое указание совершенно справедливо. Даже в случаях полных* эрозионных циклов мы никогда, по существу, не имеем возврата к тому положению, в каком рельеф находился вначале. Поэтому здесь следовало бы говорить о спиралеобразном развитии, а не о круговом (циклическом). Но надо заметить, что термин цикл давно уже утерял своё первоначальное, строго логическое значение и весьма часто применяется просто для обозначения совокупности известных действий или явлений безотносительно к тому, носят ли они круговой, замкнутый характер повторяемости или нет**. Только с этой условной точки зрения и можно ещё примириться с употреблением данного термина, и то только до тех пор, пока не будет найдено более подходящего и удачного для замены его.
Для полной характеристики рельефа в целом и отдельных форм в частности необходимо дать:
2) общее совершенно объективное описание их внешних (геометрических) особенностей;
3) анализ их происхождения и развития.
В соответствии с этим геоморфология подразделяется на:
Морфогенезис, или генетическую морфологию, задача которой заключается в выяснении происхождения и развития рельефа.
При геоморфологических работах, как полевых, так и кабинетных, приходится, разумеется, учитывать и причинно связывать между собой все три категории проблем, составляющих в своей совокупности содержание современной геоморфологии.
____________
* О «полных» и «прерванных» эрозионных циклах см. ниже.
** В общежитии, например, часто говорят о «цикле лекций» и т. п.
РАВНОВЕСНОЕ СОСТОЯНИЕ
— состояние, в к-рое приходит термодинамич. система при постоянных внеш. условиях. Р. с. характеризуется постоянством во времени термодинамич. параметров и отсутствием в системе потоков вещества и энергии (см. в ст. Равновесие термодинам ическое).
Смотреть что такое «РАВНОВЕСНОЕ СОСТОЯНИЕ» в других словарях:
равновесное состояние — равновесие Состояние термодинамической системы, характеризующееся при постоянных внешних условиях неизменностью параметров во времени и отсутствием в системе потоков. Примечание Состояние термодинамической системы, не удовлетворяющее данному… … Справочник технического переводчика
равновесное состояние — равновесное состояние; равновесие Состояние термодинамической системы, характеризующееся при постоянных внешних условиях неизменностью параметров во времени и отсутствием в системе потоков … Политехнический терминологический толковый словарь
равновесное состояние — pusiausviroji būsena statusas T sritis chemija apibrėžtis Termodinaminės sistemos būsena, kuri esant pastovioms išorinėms sąlygoms nusakoma nepriklausomais nuo laiko parametrais ir srautų sistemoje nebuvimu. atitikmenys: angl. equilibrium state;… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
равновесное состояние — pusiausviroji būsena statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. equilibrium state vok. Gleichgewichtszustand, m rus. равновесное состояние, n; состояние равновесия, n pranc. état d’équilibre, m … Fizikos terminų žodynas
Равновесное состояние — Термодинамическое равновесие Равновесное состояние экономики, когда спрос равен предложению. Список значений слова и … Википедия
равновесное состояние — pusiausviroji būsena statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Tam tikros sistemos būsena, kuri esant pastovioms išorinėms sąlygoms apibūdinama nepriklausomais nuo laiko parametrais ir srautų sistemoje nebuvimu. atitikmenys:… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
равновесное состояние плазмы — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN plasma balance … Справочник технического переводчика
метастабильное равновесное состояние — метастабильное равновесное состояние; относительно устойчивое равновесное состояние Состояние термодинамической системы, при котором бесконечно малые воздействия вызывают бесконечно малые изменения состояния, а некоторые малые конечные… … Политехнический терминологический толковый словарь
относительно устойчивое равновесное состояние — метастабильное равновесное состояние; относительно устойчивое равновесное состояние Состояние термодинамической системы, при котором бесконечно малые воздействия вызывают бесконечно малые изменения состояния, а некоторые малые конечные… … Политехнический терминологический толковый словарь
устойчивое равновесное состояние — стабильное состояние Состояние термодинамической системы, при котором всякое бесконечно малое воздействие вызывает только бесконечно малое изменение ее состояния, а при устранении этого воздействия система возвращается в исходное состояние.… … Справочник технического переводчика
Термодинамическое равновесие
На практике условие изолированности означает, что процессы установления равновесия протекают гораздо быстрее, чем происходят изменения на границах системы (то есть изменения внешних по отношению к системе условий), и осуществляется обмен системы с окружением веществом и энергией. Иными словами, термодинамическое равновесие достигается, если скорость релаксационных процессов достаточно велика (как правило, это характерно для высокотемпературных процессов) либо велико время для достижения равновесия (этот случай имеет место в геологических процессах).
В реальных процессах часто реализуется неполное (относительное, подвижное, динамическое) равновесие, однако степень этой неполноты может быть существенной и несущественной. При этом возможны три варианта:
равновесие достигается в какой-либо части (или частях) относительно большой по размерам системы — локальное равновесие,
неполное равновесие достигается вследствие разности скоростей релаксационных процессов, протекающих в системе — частичное равновесие,
имеют место как локальное, так и частичное равновесие.В неравновесных системах происходят изменения потоков материи или энергии, или, например, фаз.
Связанные понятия
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Эта статья — об энергетическом спектре квантовой системы. О распределении частиц по энергиям в излучении см. Спектр, Спектр излучения. Об энергетическом спектре сигнала см. Спектральная плотность.Энергетический спектр — набор возможных энергетических уровней квантовой системы.
Равновесие
Понятие равновесия — одно из самых универсальных в естественных науках. Оно применимо к любой системе, будь то система планет, движущихся по стационарным орбитам вокруг звезды, или популяция тропических рыбок в лагуне атолла. Но проще всего понять концепцию равновесного состояния системы на примере механических систем. В механике считается, что система находится в равновесии, если все действующие на нее силы полностью уравновешены между собой, то есть гасят друг друга. Если вы читаете эту книгу, например, сидя в кресле, то вы как раз и находитесь в состоянии равновесия, поскольку сила земного притяжения, тянущая вас вниз, полностью компенсирована силой давления кресла на ваше тело, действующей снизу вверх. Вы не проваливаетесь и не взлетаете именно потому, что пребываете в состоянии равновесия.
Различают три типа равновесия, соответствующие трем физическим ситуациям.
Устойчивое равновесие
Именно его большинство людей обычно и понимают под «равновесием». Представьте себе шар на дне сферической чаши. В состоянии покоя он находится строго в центре чаши, где действие силы гравитационного притяжения Земли уравновешено силой реакции опоры, направленной строго вверх, и шар покоится там подобно тому, как вы покоитесь в своем кресле. Если сместить шар в сторону от центра, откатив его вбок и вверх в направлении края чаши, то, стоит его отпустить, как он тут же устремится обратно к самой глубокой точке в центре чаши — в направлении положения устойчивого равновесия.
Вы, сидя в кресле, находитесь в состоянии покоя благодаря тому, что система, состоящая из вашего тела и кресла, находится в состоянии устойчивого равновесия. Поэтому при изменении каких-то параметров этой системы — например, при увеличении вашего веса, если, предположим, вам на колени сел ребенок, — кресло, будучи материальным объектом, изменит свою конфигурацию таким образом, что сила реакции опоры возрастет, — и вы останетесь в положении устойчивого равновесия (самое большее, что может произойти, — подушка под вами промнется чуть глубже).
В природе имеется множество примеров устойчивого равновесия в различных системах (и не только механических). Рассмотрим, например, отношения хищник—жертва в экосистеме. Соотношение численностей замкнутых популяций хищников и их жертв достаточно быстро приходит в равновесное состояние — столько-то зайцев в лесу из года в год стабильно приходится на столько-то лис, условно говоря. Если по каким-либо причинам численность популяции жертв резко изменяется (из-за всплеска рождаемости зайцев, например), экологическое равновесие будет очень скоро восстановлено за счет быстрого прироста поголовья хищников, которые начнут истреблять зайцев ускоренными темпами, пока не приведут поголовье зайцев в норму и не начнут сами вымирать от голода, приводя в норму и собственное поголовье, в результате чего численности популяций и зайцев, и лис придут к норме, которая наблюдалась до всплеска рождаемости у зайцев. То есть в устойчивой экосистеме также действуют внутренние силы (хотя и не в физическом понимании этого слова), стремящиеся вернуть систему в состояние устойчивого равновесия в случае отклонения системы от него.
Аналогичные эффекты можно наблюдать и в экономических системах. Резкое падение цены товара приводит к всплеску спроса со стороны охотников за дешевизной, последующему сокращению товарных запасов и, как следствие, росту цены и падению спроса на товар — и так до тех пор, пока система не вернется в состояние устойчивого ценового равновесия спроса и предложения. (Естественно, в реальных системах, и в экологических, и в экономических, могут действовать внешние факторы, отклоняющие систему от равновесного состояния — например, сезонный отстрел лис и/или зайцев или государственное ценовое регулирование и/или квотирование потребления. Такое вмешательство приводит к смещению равновесия, аналогом которого в механике будет, например, деформация или наклон чаши.)
Неустойчивое равновесие
Не всякое равновесие, однако, является устойчивым. Представьте себе шар, балансирующий на лезвии ножа. Направленная строго вниз сила земного притяжения в этом случае, очевидно, также полностью уравновешена направленной вверх силой реакции опоры. Но стоит отклонить центр шара в сторону от точки покоя, приходящейся на линию лезвия хоть на долю миллиметра (а для этого достаточно мизерного силового воздействия), как равновесие будет мгновенно нарушено и сила земного притяжения начнет увлекать шар всё дальше от него.
Примером неустойчивого природного равновесия служит тепловой баланс Земли при смене периодов глобального потепления новыми ледниковыми периодами и наоборот (см. Циклы Миланковича). Среднегодовая температура поверхности нашей планеты определяется энергетическим балансом между суммарным солнечным излучением, достигающим поверхности, и суммарным тепловым излучением Земли в космическое пространство. Неустойчивым этот тепловой баланс становится следующим образом. В какую-то зиму выпадает больше снега, чем обычно. На следующее лето тепла не хватает, чтобы растопить излишки снега, и лето оказывается также холоднее обычного вследствие того, что из-за переизбытка снега поверхность Земли отражает обратно в космос большую долю солнечных лучей, чем прежде. Из-за этого следующая зима оказывается еще более снежной и холодной, чем предыдущая, а следующим за ней летом на поверхности остается еще больше снега и льда, отражающего солнечную энергию в космос. Нетрудно увидеть, что чем больше такая глобальная климатическая система отклоняется от исходной точки теплового равновесия, тем быстрее нарастают процессы, уводящие климат еще дальше от нее. В конечном итоге, на поверхности Земли в приполярных областях за долгие годы глобального похолодания образуются многокилометровые напластования ледников, которые неумолимо продвигаются в направлении всё более низких широт, принося с собой на планету очередной ледниковый период. Так что трудно себе представить более шаткое равновесие, чем глобально-климатическое.
Особого упоминания заслуживает разновидность неустойчивого равновесия, называющаяся метастабильным, или квазиустойчивым равновесием. Представьте себе шар в узкой и неглубокой канавке — например, на повернутом острием вверх лезвии фигурного конька. Незначительное — на миллиметр-другой — отклонение от точки равновесия приведет к возникновению сил, которые вернут шар в равновесное состояние в центре канавки. Однако уже чуть большей силы хватит для того, чтобы вывести шар за пределы зоны метастабильного равновесия, и он свалится с лезвия конька. Метастабильные системы, как правило, обладают свойством пребывать какое-то время в состоянии равновесия, после чего «срываются» из него в результате какой-либо флуктуации внешних воздействий и «сваливаются» в необратимый процесс, характерный для нестабильных систем.
Типичный пример квазиустойчивого равновесия наблюдается в атомах рабочего вещества некоторых типов лазерных установок. Электроны в атомах рабочего тела лазера занимают метастабильные атомные орбиты и остаются на них до пролета первого же светового кванта, который «сбивает» их с метастабильной орбиты на более низкую стабильную, испуская при этом новый квант света, когерентный пролетающему, который, в свою очередь, сбивает с метастабильной орбиты электрон следующего атома и т. д. В результате запускается лавинообразная реакция излучения когерентных фотонов, образующих лазерный луч, которая, собственно, и лежит в основе действия любого лазера.
Безразличное равновесие
Промежуточный случай между устойчивым и неустойчивым равновесием — так называемое безразличное равновесие, при котором любая точка системы является точкой равновесия, и отклонение системы от исходной точки покоя ничего не изменяет в раскладе сил внутри нее. Представьте себе шар на абсолютно гладком горизонтальном столе — куда бы вы его ни сместили, он останется в состоянии равновесия.
Стационарное и равновесное состояния
Дав определения, связанные с понятием системы, перейдем к определению некоторых ее состояний, а именно — стационарного и равновесного.
Стационарным состоянием называется такое состояние системы, которое не изменяется во времени.
 |
Термодинамически равновесным, или просто равновесным, называется такое состояние, которое не изменяется во времени, причем эта неизменность не обусловлена протеканием какого-либо внешнего по отношению к системе процесса (равновесное состояние является частным случаем стационарного состояния той или иной системы). При стационарном состоянии температура и давление сохраняют постоянное значение. При равновесном состоянии эти величины не только постоянны, но одинаковы во всех точках системы. Сказанное поясним примером. Представим в качестве системы некий объем вещества (фиг. 4а), с одной стороны который мы нагреваем до определенной температуры, а с другой — охлаждаем, также до определенной температуры. В какой-то момент времени противоположные процессы (нагревание одного конца и охлаждение другого) приведут к установлению стационарного состояния, но не равновесного, так как постоянство параметров системы в каждой точке в данном случае поддерживается внешним по отношению к нашей системе процессом.
Система окажется в равновесном состоянии только тогда, когда во всех точках системы будет одна и та же температура и если такова же будет температура в окружающей среде (фиг.5). То же касается и давления. В равновесном состоянии система имеет наиболее низкий энергетический уровень.
Термодинамическому равновесию можно дать и несколько иное определение. Вообразим стержень с концами, нагретыми до определенных, но разных температур. В любой точке этого стержня температура будет иметь вполне определенное и постоянное значение. Однако тепловое состояние этого стержня характеризуется не одной температурой, а, строго говоря, бесконечным числом температур, так как каждая точка стержня будет иметь свою температуру, промежуточную между температурами его концов. Другой пример: вообразим трубку (фиг.4б), соединяющую два резервуара с одним и тем же газом, причем в этих резервуарах давление газа различное; постоянство давления в каждом резервуаре поддерживается работой насоса. В этом случае по трубке будет протекать газ. Здесь, как и в первом примере, нельзя говорить о равновесии, хотя можно говорить о стационарном состоянии, так как состояние системы может сохраняться сколь угодно долго, но это постоянство поддерживается в первом примере нагреванием и охлаждением концов, во втором — работой насосов. В последнем примере состояние системы характеризуется не одним давлением, а бесконечным числом давлений: двумя крайними в концах трубки и всеми промежуточными, причем в каждой точке давление остается постоянным.
Приведенные выше примеры ясно показывают, какие дополнительные требования надо предъявить к стационарному состоянию, чтобы его можно было считать равновесным. Стационарное состояние может характеризоваться бесконечным числом температур или давлений, лишь бы в каждой точке они оставались постоянными. При равновесном же состоянии системы температура и давление не только остаются постоянными в любой точке системы, но и должны быть одними и теми же для всех точек системы.
Выше были приведены примеры простейших систем, состояние которых характеризуется температурой и давлением. В более сложных системах приходится учитывать значения еще некоторых величин. Например, если мы имеем дело с растворами, то для определения их состояния необходимо, кроме температуры и давления, указать еще концентрации растворенных веществ. Все эти величины, характеризующие состояние системы, называются параметрами состояния. Теперь можем определить равновесное состояние как состояние, определяющееся конечным числом остающихся постоянными во времени параметров. При стационарном состоянии системы число таких параметров может быть, вообще говоря, бесконечным (бесконечное число давлений, температур и т. д.).
Нередко в системе устанавливается равновесное состояние в результате того, что скорости двух идущих в ней противоположных процессов становятся равными друг другу. Или в общей форме: характер одновременно протекающих процессов таков, что в конечном результате они компенсируют друг друга и скорость суммарного процесса оказывается равной нулю. Такое равновесие носит название динамического, или подвижного.
Системы подразделяются на стабильные (устойчивые), метастабильные и нестабильные (неустойчивые). Стабильная, или устойчивая, система—это система, находящаяся в равновесии, в то время как метастабильная система может казаться равновесной, но в действительности она не отвечает своему наиболее низкому энергетическому уровню. Большинство из наиболее плотных минералов, таких, как алмаз, кианит, жадеит, коусит, действительно стабильны только при высоких давлениях, однако они существуют метастабильно при низких давлениях и температурах в условиях земной поверхности, так как скорости реакций в этих условиях чрезвычайно малы. Подобным же образом многие минералы, образованные при высоких температурах, например санидин или кристобалит, метастабильны при комнатной температуре. Нестабильный минерал или минеральная ассоциация находятся в процессе перехода в более стабильное состояние.
Принцип Ле-Шателье
Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 2167 ; Мы поможем в написании вашей работы!
