Details

В настоящее время изучение нелинейных термомеханических процессов в низкоразмерных структурах привлекает особое внимание в связи с бурным развитием наноэлектронных устройств, разработанных на основе материалов с микроструктурой. Достижения в области нанотехнологий позволили экспериментально подтвердить волновую природу теплопередачи и конечную скорость распространения тепловых возмущений. Результаты исследований подобных явлений могут послужить основой для создания универсальной теории теплопроводности, применимой как на микро-, так и на макромасштабах. Данная работа посвящена исследованию уравнения аномальной теплопроводности, сравнения его решений с решениями других уравнений, описывающих распространение тепла, сравнению различных подходов к определению производства энтропии в процессах распространения тепла. Построены решения для уравнения, описывающего аномальное распространение тепла. Показано, что в отличие от классического уравнения теплопроводности, решения уравнения аномального распространения имеют четко выраженный волновой фронт. Для прямоугольного теплового возмущения показано, что затухание решения в близи волнового фронта пропорционально 1/√t, а вблизи нуля пропорционально 1/t. Решение вблизи волнового фронта описывается функцией, обратно пропорциональной корню из времени. Исследован подход для определения и описания изменения энтропии водномерной среде. Получено, что для классического уравнения теплопроводности энтропия возрастает пропорционально квадратному корню. В случае уравнения аномального распространения тепла, энтропия возрастает линейно.