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Strukturbildung und Selbstorganisation

Strukturbildung im klassischen Sinn bezeichnet die konservative Selbstorganisation mit dem Boltzmann'schen Verteilungsgesetz als Wirkprinzip. Es besagt, daß bei tiefen Temperaturen vorzugsweise Strukturen mit geringem Energieinhalt von der Natur realisiert werden, Beispiele sind die Zustandsänderungen im Gleichgewicht (fest-flüssig etc.).

Die dissipative Strukturbildung beruht im Gegensatz dazu auf dem Wirken von kooperativen Prozessen weitab vom Gleichgewicht. Die Stabilität der sich bildenden Raum-Zeit-Strukturen fußt auf der Balance zwischen nichtlinearer Verstärkung im Innern und dissipativer Abschwächung nach außen. Ein kontinuierlicher Strom von Energie fließt durch das System und wird dort ständig ``entwertet'', d.h. auf möglichst viele Freiheitsgrade verteilt. Die sich im Innern unvermeidlich bildende Entropiemenge muß an die Umgebung exportiert werden, damit die Stabilität des Zustandes gewährleistet bleiben kann.

Beispiele dissipativer Strukturbildung in den Geowissenschaften gibt es zu Hauf.
Darunter fallen die Phänomene der (ohne Hydro- bzw. Athmosphäre)

Ebenfalls sehr zahlreich sind inzwischen die publizierten Monographien zu dieser Thematik. Beispiele dazu sind

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G. Korvin, Fractal Models in the Earth Sciences, Elsevier, London 1992
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D. L. Turcotte, Fractals and chaos in geology and geophysics, Cambridge, NY 1992
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P. J. Ortoleva, Geochemical Self-Organiszation, Oxford, New York 1994

Das folgende Kapitel ist der Untersuchung der mikrostrukturellen Entwicklung bei Keimbildungs-Wachstums-Übergängen gewidmet. Die dabei entstehenden Clusterstrukturen zeigen ebenfalls eine fraktale Charakteristik in der Nähe des Perkolationsüberganges der Produktphase ((Riedel und Karato(1996b))). Keimbildungs-Wachstums-Übergänge gehören somit zu der Kategorie physikalischer Mechanismen, die in der Lage sind, kritische Zustände in metastabilen Systemen zu erzeugen.



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Michael Riedel
10/6/1997