Размышления перед сном. Диссипация энергии

Диссипация энергии (лат. dissipatio — «рассеяние») — переход части энергии упорядоченных процессов (кинетической энергии движущегося тела, энергии электрического тока и т. п.) в энергию неупорядоченных процессов, в конечном счёте — в теплоту.

Системы, в которых энергия упорядоченного движения с течением времени убывает за счёт диссипации, переходя в другие виды энергии, называются диссипативными.

Причины
Основная причина диссипации — взаимодействие малых структурных единиц вещества. Например, причиной таких процессов диссипации, как вязкостное трение, теплопроводность и диффузия в газах и жидкостях, является тепловое движение молекул: при движении выбранного малого объёма вещества молекулы на границе объёма, хаотически перемещаясь, постоянно сталкиваются с молекулами других объёмов, в результате чего происходит непрерывный обмен импульсом и веществом между малыми объёмами среды.

В неравновесной термодинамике интенсивность диссипации напрямую связана с производством энтропии системы.

Виды
Некоторые виды диссипации энергии:
Диссипация энергии механических колебаний (демпфирование) — превращение механической работы (энергии) в тепло. В результате уменьшаются амплитуды колебаний в динамической системе, вызываемые внешними силами. В реальных механических системах существует много различных видов демпфирования: силы внутреннего трения в материалах, силы трения скольжения в соединениях, гидравлические силы в жидкостной среде, аэродинамические силы и т. д..
Диссипация энергии в гидравлике — процесс преобразования механической энергии падающей воды в тепловую и акустическую энергию. Для снижения кинетической энергии движущейся воды в руслах рек строят небольшие водопады или каскады, где вода течёт вертикально или через риппар, теряя часть своей кинетической энергии.
 
Примеры
Некоторые примеры проявления диссипации энергии:
Затухание движения струи в жидкости — диссипация механической энергии.

Нагрев падающих метеоритов при их движении в земной атмосфере — диссипация механической энергии.

Рассеивание волн или осцилляций — со временем волны или осцилляции теряют энергию, обычно из-за трения или турбулентности. Точный характер эффектов зависит от природы волны: например, атмосферная волна может рассеиваться вблизи поверхности из-за трения о массив суши, а на более высоких уровнях — из-за радиационного охлаждения.

Математическое описание
В физических системах для учёта влияния диссипации при определённых условиях вводится диссипативная функция. Например, вклад энергии диссипации в полную энергию движущейся доменной границы в ферромагнитном кристалле описывается функцией диссипации.

В математической литературе самостоятельно термин «диссипация» используется редко — обычно используется понятие «диссипативная система».


30 января 2026