Bz振荡反应.doc

实验目的：了解自然界中普遍存在的非平衡态热力学问题实验步骤：（1）在50或100ml烧杯中加入6mlA溶液、6mlB溶液，再加入1ml邻菲罗啉亚铁溶液，观察其颜色的变化，红蓝红蓝，周期性震荡，记录10个周期。 （2）在培养皿中加入6mlA溶液、6mlB溶液、3ml邻菲罗啉溶液混匀，下衬白纸，观察自发形成的同心圆图案，拍摄图案。实验试剂：A丙二酸6克、水44ml、硫酸（1：1）6ml、硝酸铈铵0.2克 B2.5克溴酸钾、50ml水 C0.5克邻菲罗啉、0.7克硫酸亚铁实验过程：化学反应：在化学反应系统中，产物浓度随时间单调上升，反应系统最终达平衡态，这是人们所熟知的现象，但这并非唯一的化学反应现象，在某些反应系统中，某些系统参变量在一定范围内变化时，系统中某一组分成若干组分的浓度随时间或空间做周期性变化，此类现象成为化学振荡。开放系统：开放系统是指与外界环境有物质、能量和信息交换的系统。与开放系统相对立的有封闭系统（一个不能和环境发生物质交流但能发生能量交流的系统）。在客观世界中封闭系统的存在是相对的，而开放系统的存在是绝对的。非线性：非线性即non-linear ，是指输出输入既不是正比例的情形。如宇宙形成初的混沌状态。自变量与变量之间不成线性关系，成曲线或抛物线关系或不能定量,这种关系叫非线性关系。（线性与非线性的区别：线性”与“非线性”，常用于区别函数y = f (x)对自变量x的依赖关系。线性函数即一次函数，其图像为一条直线。 其它函数则为非线性函数，其图像不是直线。线性与非线性的共性：非线性关系虽然千变万化，但还是具有某些不同于线性关系的共性。 线性关系是互不相干的独立关系，而非线性则是相互作用，而正是这种相互作用，使得整体不再是简单地等于部分之和，而可能出现不同于线性叠加的增益或亏损。 激光的生成就是非线性的！当外加电压较小时，激光器犹如普通电灯，光向四面八方散射；而当外加电压达到某一定值时，会突然出现一种全新现象：受激原子好像听到“向右看齐”的命令，发射出相位和方向都一致的单色光，就是激光。 迄今为止，对非线性的概念、非线性的性质，并没有清晰的、完整的认识，对其哲学意义也没有充分地开掘。）涨落：物质系统处于热力学平衡态时，作为统计平均值的宏观物理量如能量、压强、分子数密度在其真值附近有微小变动的现象。又称起伏。 大气中分子的热运动使宏观小体积内的分子数时多时少，分子数密度的这种涨落引起折射率的偏离 ，导致日光散射，是使天空呈蓝色的原因之一。布朗运动也是一种涨落现象，在电流计或其他仪器中，用细丝悬挂的反射镜受到周围气体分子的无规则碰撞，撞击的不均衡即力矩的涨落，导致反射镜随机的运动，使仪器的灵敏度受到限制。在电路和电子元件中，由于电子的无规则运动，产生微弱的方向与大小不断变化的涨落电流，引起仪器的噪声，使测量精度受到限制。 涨落是大量微观粒子的一种统计平均行为，是大量微观粒子如分子、原子、电子等无规则热运动的结果。涨落的相对值通常很小，但在有些现象中仍可观察到，并且可能有很重要的影响。突变：突变在生物学上的含义是指细胞中的遗传基因（一般指DNA或RNA，对动物而言包括细胞核与线粒体中的，植物则还包括叶绿体中的）发生永久的、可遗传的改变。 基因突变分为自发和诱发。原因可以是细胞分裂时遗传基因的复制发生错误、或受化学物质、射线、或病毒的影响。一般具有四种特征：1，突变的重演性和可逆性；2，突变的多方向性和复等位基因。3，突变的有害和有利性；4.，突变的平行性。 突变通常会导致细胞运作不正常、或细胞死亡，甚至可以在较高等生物中引发癌症。但同时，突变也被视为物种进化的推动力：不理想的突变会经天择过程被淘汰，而对物种有利的突变则会被累积下去。中性的突变对物种没有影响而逐渐累积，导致间断平衡。自组织：（1）从系统论的观点来说，自组织是指一个系统在内在机制的驱动下，自行从简单向复杂、从粗糙向细致方向发展，不断地提高自身的复杂度和精细度的过程； （2）从热力学的观点来说，自组织是指一个系统通过与外界交换物质、能量和信息，而不断地降低自身的熵含量，提高其有序度的过程； （3）从统计力学的观点来说，自组织是指一个系统自发地从最可几状态向几率较低的方向迁移的过程； （4）从进化论的观点来说，自组织是指一个系统在遗传、变异和优胜劣汰机制的作用下，其组织结构和运行模式不断地自我完善，从而不断提高其对于环境的适应能力的过程。C. R. Darwin的生物进化论的最大功绩就是排除了外因的主宰作用，首次从内在遗传突变的自然选择机制的过程中来解释物种的起源和生物的进化； （5）从结构论- 泛进化理论的观点来说，自组织是指一个开放系统的结构稳态从低层次系统向高层次系统的构造过程，因系统的物质、能量和信息的量度增加，而形成比如生物系统的分子系统、细胞系统到器官系统乃至生态系统的组织化度增加，基因数量和种类自组织化和基因时空表达调控等导致生物的进化与发育（Evo-Dev）过程。 自组织理论主要有三个部分组成：耗散结构理论（Dissipative Structure）、协同学（synergetics）、 突变论（Calastrophe Theory）。 其实，任何一个组织都必须具备自组织的一个基本要素，否则就失去了存在的基础和发展的动力。平衡态：指系统的这样一种状态，即在没有外界（指与系统有关的周围环境）影响的条件下，系统各部分的宏观性质长时间内不发生变化的状态。这里所说的没有外界影响，是指系统与外界之间不通过作功或传热的方式交换能量，否则系统就不能达到并保持平衡态。由于实际中并不存在完全不受外界影响，并且宏观性质绝对保持不变的系统，所以平衡态只是一个理想化的概念，它是在一定条件下对实际情况的抽象和概括。热力学系统若处于平衡态，一般应满足如下条件： （1）系统内部处于热平衡，即系统有单一的温度； （2）系统内部处于力平衡，即系统有单一的压力； （3）系统内部处于相平衡，即系统内宏观上没有任何一种物质从一个相转移到另一个相； （4）系统内部处于化学平衡，即宏观上的系统内的化学反应已经停止。Bz振荡反应 姓名： 李 楠 班级： 11