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Nichtgleichgewicht

NichtGleichgewicht bezeichnet in der Thermodynamik den Zustand eines Systems, der weder zeitlich noch räumlich durch eine Gleichgewichtslage beschrieben werden kann. Im Gegensatz zum Gleichgewicht weisen NichtGleichgewicht-Systeme statt homogen verteilten Größen messbare Gradienten (Temperatur, chemisches Potential, Druck) sowie Ruhe- oder Transportflüsse von Energie oder Materie auf. Dadurch gehen fortlaufend irreversible Prozesse einher, und die Entropie wird produziert.

In der klassischen NichtGleichgewichtsthermodynamik werden solche Zustände durch lineare Beziehungen in der Nähe des Gleichgewichts beschrieben

Im Bereich der nicht-äquilibrierten statistischen Mechanik werden Systeme durch Master-Gleichungen, Fokker-Planck-Gleichungen oder Langevin-Sätze modelliert; in der

Typische Beispiele umfassen chemische Reaktoren unter Durchfluss, Transport durch Poren, biologische Systeme wie Stoffwechselnetze, Klimadynamik und

Der Begriff NichtGleichgewicht schließt auch stationäre Zustände ein, die durch anhaltende äußere Zwänge stabilisiert werden, im

(Onsager-Beziehungen):
Flüsse
J_i
sind
proportional
zu
Antrieben
X_j.
Diese
linearen
Gesetze
gelten
näher
am
Gleichgewicht;
bei
stärkeren
Antrieben
wird
das
Verhalten
nichtlinear
und
erfordert
weitergehende
Theorien,
zum
Beispiel
Prigogines
Theorie
dissipativer
Strukturen.
Stochastik
wird
die
Trajektorien-Sicht
der
Thermodynamik
genutzt,
um
Entropieproduktion
auf
Einzelfahrten
zu
definieren.
andere
komplexe
Systeme,
sowie
aktive
Materie
(betriebenen
Teilchen)
und
selbstorganisierende
Muster
in
Flüssigkeiten.
Gegensatz
zu
Gleichgewicht,
bei
dem
alle
Flüsse
Null
werden
und
eine
detaillierte
Balance
herrscht.