Релаксация

I

Релакса́ция (от лат. relaxatio — ослабление, уменьшение)

процесс установления термодинамического, а следовательно, и статистического равновесия в физической системе, состоящей из большого числа частиц. Р. — многоступенчатый процесс, т. к. не все физические параметры системы (распределение частиц по координатам и импульсам, температура, давление, концентрация в малых объёмах и во всей системе и др.) стремятся к равновесию с одинаковой скоростью. Обычно сначала устанавливается равновесие по какому-либо параметру (частичное равновесие), что также называется Р. Все процессы Р. являются неравновесными процессами (См. Неравновесные процессы), при которых в системе происходит диссипация энергии, т. е. производится Энтропия (в замкнутой системе энтропия возрастает). В различных системах Р. имеет свои особенности, зависящие от характера взаимодействия между частицами системы; поэтому процессы Р. весьма многообразны. Время установления равновесия (частичного или полного) в системе называется временем релаксации.

Процесс установления равновесия в газах определяется длиной свободного пробега частиц l и временем свободного пробега τ (среднее расстояние и среднее время между двумя последовательными столкновениями молекул). Отношение l/τ имеет порядок величины скорости частиц. Величины l и τ очень малы по сравнению с макроскопическими масштабами длины и времени. С др. стороны, для газов время свободного пробега значительно больше времени столкновения τ0 (τ >> τ0). Только при этом условии Р. определяется лишь парными столкновениями молекул.

В одноатомных газах (без внутренних степеней свободы, т. е. обладающих только поступательными степенями свободы) Р. происходит в два этапа. На первом этапе за короткий промежуток времени, порядка времени столкновения молекул то, начальное, даже сильно неравновесное, состояние хаотизируется таким образом, что становятся несущественными детали начального состояния и оказывается возможным т. н. «сокращённое описание» неравновесного состояния системы, когда не требуется знания вероятности распределения всех частиц системы по координатам и импульсам, а достаточно знать распределение одной частицы по координатам и импульсам в зависимости от времени, т. е. одночастичную функцию распределения молекул. (Все остальные функции распределения более высокого порядка, описывающие распределения по состояниям двух, трёх и т. д. частиц, зависят от времени лишь через одночастичную функцию). Одночастичная функция удовлетворяет кинетическому уравнению Больцмана (См. Кинетическое уравнение Больцмана), которое описывает процесс Р. Этот этап называется кинетическим и является очень быстрым процессом Р. На втором этапе за время порядка времени свободного пробега молекул и в результате всего нескольких столкновений в макроскопически малых объёмах системы устанавливается локальное равновесие; ему соответствует локально-равновесное, или квазиравновесное, распределение, которое характеризуется такими же параметрами, как и при полном равновесии системы, но зависящими от пространственных координат и времени. Эти малые объёмы содержат ещё очень много молекул, а поскольку они взаимодействуют с окружением лишь на своей поверхности, их можно считать приближённо изолированными. Параметры локально-равновесного распределения в процессе Р. медленно стремятся к равновесным, а состояние системы обычно мало отличается от равновесного. Время Р. для локального равновесия τр — τ0. После установления локального равновесия для описания Р. неравновесного состояния системы служат уравнения гидродинамики (Навье — Стокса уравнения, уравнения теплопроводности (См. Теплопроводность), диффузии (См. Диффузия) и т.п.). При этом предполагается, что термодинамические параметры системы (плотность, температура и т. д.) и массовая скорость (средняя скорость переноса массы) мало меняются за время τ и на расстоянии l. Этот этап Р. называется гидродинамическим. Дальнейшая Р. системы к состоянию полного статистического равновесия, при котором выравниваются средние скорости частиц, средняя температура, средняя концентрация и т. д., происходит медленно в результате очень большого числа столкновений. Такие процессы (Вязкость, теплопроводность, диффузия, Электропроводность и т. п.) называются медленными. Соответствующее время P. tp зависит от размеров L системы и велико по сравнению с τ: t0 ~ τ(L/l)2 >> τ, что имеет место при l << L, т.е. для не сильно разреженных газов.

В многоатомных газах (с внутренними степенями свободы) может быть замедлен обмен энергией между поступательными и внутренними степенями свободы, и возникает процесс Р., связанный с этим явлением. Быстрее всего — за время порядка времени между столкновениями — устанавливается равновесие по поступательным степеням свободы; такое равновесное состояние можно охарактеризовать соответствующей температурой. Равновесие между поступательными и вращательными степенями свободы устанавливается значительно медленнее. Возбуждение колебательных степеней свободы может происходить лишь при высоких температурах. Поэтому в многоатомных τгазах возможны многоступенчатые процессы Р. энергии колебательных и вращательных степеней свободы.

В смесях газов с сильно различающимися массами молекул замедлен обмен энергией между компонентами, вследствие чего возможно возникновение состояния с различными температурами компонент и процессы Р. их температур. Например, в плазме (См. Плазма) сильно различаются массы ионов и электронов. Быстрее всего устанавливается равновесие электронной компоненты, затем приходит в равновесие ионная компонента, и значительно большее время требуется для установления равновесия между электронами и ионами; поэтому в плазме могут длительное время существовать состояния, в которых ионные и электронные температуры различны а, следовательно, происходят процессы Р. температур компонент.

В жидкостях теряет смысл понятие времени и длины свободного пробега частиц (а следовательно, и кинетического уравнения для одночастичной функции распределения). Аналогичную роль для жидкости играют величины τ1 и l1 — время и длина корреляции динамических переменных, описывающих потоки энергии или импульса; τ1 и l1 характеризуют затухание во времени и в пространстве взаимного влияния молекул, т. е. корреляции. При этом полностью остаётся в силе понятие гидродинамического этапа Р. и локально-равновесного состояния. В макроскопически малых объёмах жидкости, но ещё достаточно больших по сравнению с длиной корреляции l1, локально-равновесное распределение устанавливается за время порядка времени корреляции τ1p — τ1) в результате интенсивного взаимодействия между молекулами (а не парных столкновений, как в газе), но эти объёмы по-прежнему можно считать приближённо изолированными. На гидродинамическом этапе Р. в жидкости термодинамические параметры и массовая скорость удовлетворяют таким же уравнениям гидродинамики, как и для газов (при условии малости изменения термодинамических параметров и массовой скорости за время τ1 и на расстоянии l1). Время Р. к полному термодинамическому равновесию tp — τ1 (L/l1)2 (так же, как в газе и твёрдом теле) можно оценить с помощью кинетических коэффициентов (см. Кинетика физическая). Например, время Р. концентрации в бинарной смеси в объёме L3 порядка tpL2/D, где D — коэффициент диффузии, время Р. температуры tpL2/χ где χ коэффициент температуропроводности, и т. д. Для жидкости с внутренними степенями свободы молекул возможно сочетание гидродинамического описания поступательных степеней свободы с дополнительными уравнениями для описания Р. внутренних степеней свободы (релаксационная гидродинамика).

В твёрдых телах, как и в квантовых жидкостях (См. Квантовая жидкость), Р. можно описывать как Р. в газе квазичастиц (См. Квазичастицы). В этом случае можно ввести время и длину свободного пробега соответствующих квазичастиц (при условии малости возбуждения системы). Например, в кристаллической решётке при низких температурах упругие колебания можно трактовать как газ Фононов. Взаимодействие между фононами приводит к квантовым переходам, т. е. к столкновениям между ними. Р. энергии в кристаллической решётке описывается кинетическим уравнением для фононов. В системе спиновых магнитных моментов ферромагнетика (См. Ферромагнетики) квазичастицами являются Магноны; Р. (например, намагниченности) можно описывать кинетическим уравнением для магнонов. Р. магнитного момента в ферромагнетике происходит в два этапа: на первом этапе за счёт относительно сильного обменного взаимодействия (См. Обменное взаимодействие) устанавливается равновесное значение абсолютной величины магнитного момента. На втором этапе за счёт слабого спин-орбитального взаимодействия (См. Спин-орбитальное взаимодействие) магнитный момент медленно ориентируется вдоль оси лёгкого намагничивания; этот этап аналогичен гидродинамическому этапу Р. в газах (см. Релаксация магнитная).

Лит.: Уленбек Д., форд Дж., Лекции по статистической механике, пер. с англ., М., 1965. См. также лит. при ст. Кинетика физическая.

Д. Н. Зубарев.

II

Релакса́ция

расслабление (физиологическая, медицинская), понижение Тонуса скелетной мускулатуры, вызываемое, в частности, различными химическими веществами и проявляющееся в снижении двигательной активности или полном обездвижении (параличе). Широта распространения, степень и продолжительность Р. зависят от места нарушения проведения нервного импульса (См. Проведение нервного импульса) и примененного химического вещества. Наркотические средства действуют на центральные отделы нервной системы и вызывают распространённую, но неполную Р. Вещества, используемые для местной анестезии, действуют на периферические нервы, вызывая местную неполную Р. Наиболее распространённая и полная Р. наблюдается при введении специальных препаратов — мышечных релаксантов (См. Релаксанты).

Лит. см. при статьях Курареподобные средства и Курарины.

Источник: Большая советская энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. релаксация — орф. релаксация, -и Орфографический словарь Лопатина
  2. РЕЛАКСАЦИЯ — (от лат. relaxatio — расслабление). Термином Р. обозначается состояние бодрствования, характеризующееся пониженной психофизиологической активностью, которое ощущается либо во всем организме, либо в любой его системе (Everly G. S., Rosenfeid R., 1985). Психотерапевтическая энциклопедия
  3. Релаксация — (relaxatio; лат. ослабление напряжения) в медицине — 1) расслабление скелетной мускулатуры; 2) снятие психического напряжения. Медицинская энциклопедия
  4. релаксация — РЕЛАКСАЦИЯ и, ж. relaxation, нем. Relaxation < relaxatio уменьшение напряжения, ослабление. 1. физ. Процесс постепенного возвращения в состояние равновесия какой-л. Словарь галлицизмов русского языка
  5. РЕЛАКСАЦИЯ — (от лат. relaxatio — облегчение, расслабление) — общее состояние покоя, расслабленности при отходе ко сну, после сильных переживаний или физических усилий, а также полное или частичное мышечное расслабление... Большой психологический словарь
  6. релаксация — РЕЛАКСАЦИЯ -и; ж. [от лат. relaxatio — ослабление, уменьшение напряжения] 1. Физ. Процесс постепенного возвращения в состояние равновесия какой-л. системы после прекращения действия факторов, выведших её из состояния равновесия. Толковый словарь Кузнецова
  7. Релаксация — (лат. relaxatio – ослабление напряжения). Состояние покоя, расслабленности различной степени длительности. Вызывается разными способами: возникает спонтанно при засыпании, развивается вследствие действия некоторых психотропных препаратов... Толковый словарь психиатрических терминов
  8. Релаксация — (от лат. relaxatio — уменьшение напряжения, ослабление) состояние покоя, расслабление или резкое снижение мышечного тонуса вплоть до полного обездвиживания. Релаксация может быть: 1. непроизвольной (расслабленность при отходе ко сну);... Педагогический терминологический словарь
  9. релаксация — РЕЛАКСАЦИЯ (от лат. relaxatio -ослабление), расслабление тонуса скелетной мускулатуры со снижением её двигательной активности вплоть до полного обездвижения (паралич). Р. достигается искусственно при наркозе или с применением спец. Ветеринарный энциклопедический словарь
  10. релаксация — Расслабление скелетной мускулатуры (вплоть до полного обездвиживания) в результате снижения мышечного тонуса. Состояние релаксации естественно возникает во время сна, что способствует более полноценному отдыху и восстановлению физических сил. Биология. Современная энциклопедия
  11. релаксация — релаксация ж. 1. Процесс постепенного возвращения какой-либо системы в состояние равновесия после прекращения воздействия факторов, выведших её из такого состояния. 2. Устранение, снятие психического напряжения. 3. Искусственное понижение тонуса скелетной мускулатуры. Толковый словарь Ефремовой
  12. релаксация — Релаксации, ж. [от латин. relaxatio – ослабление, уменьшение напряжения]. Расслабление. Большой словарь иностранных слов
  13. РЕЛАКСАЦИЯ — РЕЛАКСАЦИЯ — в физиологии — расслабление или резкое снижение тонуса скелетной мускулатуры вплоть до полного обездвижения. Может возникнуть как патологическое состояние; искусственная релаксация достигается применением миорелаксантов. Большой энциклопедический словарь
  14. РЕЛАКСАЦИЯ — (от лат. relaxatio -ослабление, уменьшение), процесс установления равновесия термодинамического в макроскопич. физ. системах (газах, жидкостях, тв. телах). Состояние макроскопич. Физический энциклопедический словарь
  15. РЕЛАКСАЦИЯ — РЕЛАКСАЦИЯ (от лат. relaxatio — ослабление) — англ. relaxation; нем. Relaxation. 1. Процесс постепенного возвращения в состояние равновесия. Социологический словарь
  16. релаксация — РЕЛАКСАЦИЯ Состояние расслабления, снятия напряженности, достигаемое самопроизвольно или под воздействием фармакологических препаратов. (Терминология спорта. Толковый словарь спортивных терминов, 2001) Словарь спортивных терминов
  17. релаксация — РЕЛАКСАЦИЯ (от лат. relaxatio — ослабление) процесс установления в системе термодинамического равновесия. Состояние макроскопич. системы определяется мн. параметрами, и процессы достижения равновесия по разным параметрам могут протекать с разл. Химическая энциклопедия