ОНСАГЕРА ТЕОРЕМА

Одна из осн. теорем термодинамики неравновесных процессов; установлена в 1931 амер. физиком Л. Онсагером (L. Onsager). В термодинамич. системах, в к-рых имеются градиенты темп-ры, концентраций компонентов, хим. потенциалов и др., возникают необратимые процессы теплопроводности, диффузии, хим. реакций и т. д. Эти процессы характеризуются тепловыми и диффузионными потоками, скоростями хим. реакций и т. п. Они наз. общим термином «п о т о к и» (обозначаются Ji), а вызывающие их причины (отклонения термодинамич. параметров от равновесных значений) — термодинамическими силами (Xk). Связь между Ji и Xk, если термодинамич. силы малы, записывается в виде линейных ур-ний:

где онсагеровские кинетические коэффициенты Lik определяют вклад разл. термодинамич. сил Хk в создание потока Ji. Соотношения (1) иногда наз. феноменологич. ур-ниями, a Lik — феноменологич. коэффициентами; значения Lik, рассчитывают или находят опытным путём. Термодинамич. потоки и силы могут быть скалярами (в случае объёмной вязкости), векторами (при теплопроводности, диффузии) и тензорами (при сдвиговой вязкости).

Согласно О. т., если нет магн. поля и вращения системы как целого, то Lik=Lki. (2) Если же на систему действует внеш. магн. поле Н или система вращается с угл. скоростью w, то

Lik(H)=Lki(-H), Lik(w)=Lki(-w). (3)

Это связано с тем, что Лоренца сила и Кориолиса сила не изменяются при изменении направления скоростей ч-ц лишь в том случае, если одновременно меняется на противоположное направление магн. поля или соотв. скорости вращения. Это св-во симметрии используется при выводе О. т. Соотношения симметрии (2) и (3), к-рые иногда наз. соотношениями взаимности Онсагера, устанавливают связь между кинетич. коэффициентами при т. н. перекрёстных процессах, напр, между коэфф. термодиффузии и коэфф. Дюфура эффекта (обратная термодиффузия), между коэфф. перекрёстных хим. реакций.

О. т. явл. следствием микроскопич. обратимости движения ч-ц (к-рая выражается в инвариантности ур-ний движения ч-ц системы относительно обращения времени) с учётом изменения направления магн. поля. Кроме того, Онсагер при выводе своей теоремы использовал общую теорию флуктуации и гипотезу о том, что их затухание подчиняется в ср. обычным макроскопич. законам.