研究型学习范文

研究型学习范文研究型学习范文 104对宇宙热寂说和社会热寂说 许多人怀着一种矛盾的心情 一方面 他们从情感上反对它的悲观主义预言 但同时又被它的科 学外衣所迷惑 承认这些预言与热力学第二定律的等价性 所以 反对热寂说的人们 总是把他们把目光集中于限定该定律的 适用范围上 人们没有认识到表面上似乎十分 科学 的热寂说 实际上与真正 的热力学第二定律本身毫不相干 而是以对这条定律的曲解为基础 一切形式的热寂说的共同理论基础 在于确认热力学第二定律的 实质 在于宇宙一切自发的能量转化过程都是集中度高的 可用能 量 不断丧失 转化为集中度低的 无用能量 的过程 熵是 不 能再被转化作功的能量的总和的测定单位 据此 熵的增加就意味着有效能量的减少 每当自然界发生了任 何事情 一定的能量就被转化成了不能再作功的无益能量 由于能量守恒而有限 于是终有一天 可用能量 将全部转化为 无用能量 世界末日便宣告来临 因此 不管干任何事情 都是变可用能量为无用能量 都是创造人 类和世界的末日这就是热寂说的全部理论根据 按照此说 要避免末日来临 自然界和人类只好 任何事情 也不 要发生不要举手投足 连心脏也不要跳动 不要生产 不要治理环 境 更绝对不要持续发展 实际上 这样理解的 热力学第二定律 已经根本不是热力学第二定律本身 而是对它的彻头彻尾的曲 解 首先 把能量分为集中度高的 可用能量 与集中度低的 不可用 能量 两类 本身就是反科学的 科学一要尊重实验证据 二要尊重逻辑 从经验证据上看 能量的各种形式 如原子核能 化学能 电磁能 机械能 热能等等 没有那一种是绝对 可用 或 不可用 的 原子能集中度极高 应2当是 可用能量 然而如果没有找到恰当 的途径使其释放 这种 可用性 不过是句空话 巨大的原子能将 永远被禁锢在原子核中 得不到转化的机会 已经达到平衡态的系统中的热能 按照此说 应被视为高度分散的 等级最低 的 无用能量 但是 我们可以将它作为温度与其相异的其它物质的热源或冷源 构成 卡诺热机 使其中能量发生转化而做功 所以 那种在任何条件下永远不可转化的 无用能量 实属理论 家的空想 没有人能够指出一个具体实例 再从理论上看 说能量转化是 有用能量 转化为 无用能量 本身已经违背能量守恒定律 能量的本义就是做功的本领 运动转化的潜力 因此 能量守恒定律的本义即是这种 潜力 或 本领 永远不会 创生和丧失 无用能量 不可转化的能量 在逻辑上完全等价于 不能 做功的做功本领 不能转化的转化潜力 是自相矛盾的荒唐 概念 因此 如果真的有什么能量转化为 无用能量 那么就意味着能 量本身的消失 无用能量 已经没有资格再称为什么 能量 当我们说物质内部含有一定能量时 此能量必须能够在一定条件下 通过转化而表现出来 能够加以实验测量 才真正存在 如果我们说某物含有多少 能量 同时又说这些能量任何条件下 都是 无用能量 不可能转化 即不可能表现出来这是毫无意义 的废话 这正象说一个人有多大能力 但同时又说不论给此人以何种条件 该能力都绝无可能表现出来 是一句废话一样因为这种永远不会表 现出来 永远停留在永不可测的 物质深处 的 能力 其存在 与否 数量多少 人们可以随心所欲地任意假定 因此 无效从理论还是现实上 我们完全有理由断定遵循热力学第 二定律的能量转化过程 决非能量本身的转化能力的不断丧失 不 是能量本身从 有用能量 转化为所谓 无用能量 所以说绝对不能采取热寂论者所说的中止发展的办法 因为离开人 类社会的发展 环境资源便不再成为 资源 不过是对人类无意 义的 存在 正确途径 首先是充分地使用 环境资源 提高其利用效率 减 少对它的浪费 要使每一份 环境资源 都为人类的生存与发展做出贡献 而不能 白白耗费掉 人类不应当只是满足于消极性的保护环境 如建立各种自然保护区 等等 而应当积极地创造适合于人类生存与发展的环境 所谓 创造环境 即创造人类生存发展中能量转换3过程所需要的 条件 清除和利用随自由随机运动混入环境的有害物质能量 从而 为人类社会的持续发展提供源源不断的新的 环境资源 这就是 人类社会的可持续发展的必要条件 参考书目1 里夫金等 熵一种新世界观 2 卓正大 张宏建 生 态系统 3 曲格平等 持续发展的战略构想 04应化朱旭先举个例 子把一盒排列整齐的火柴倒在桌子上 火柴总会趋于最大程度的混 乱 而不会自发的重新整齐排列起来 这就是自然界的规律事物总是向着混乱程度增大的方向变化 为了对混乱度有一个度量 熵应运而生 物理化学上册中热力学第二定律的一种表述为热量不可能自发的从 高温体向低温体传递而不引起其他变化 这个貌似简单的定律实际上包含着极丰富的科学意义 我认为热力学第二定律是宇宙间最为深奥和永恒的规律之一 在一个热机系统中 热传递产生系统做功 热机效率越高 热量转 换为有用动能越多 但无论怎样改进热机 也永远无法达到热功之间的完全转换 卡诺定理规定了热与功转换的上限 所以热力学第二定律又可以表示为不可能从单一热源吸收热量并全 部用来做功而不引起其他变化 因为在热功转换中能量的耗散是我们无法避免的 为了表述热机系统热量转换为有用功程度的大小 克劳修斯为第二 定律引入了一个新概念 熵 熵的原意是转变 在数学上它是热机系统状态的函数 熵值小意味 着一个系统热量转变为有用功的程度高 熵值大则表示转变程度低 这就区分出了有用的能量交换与不可逆地耗散掉的能量的关系 这个概念的提出促成了热力学第二定律为人们所理解并接受 4热力学第二定律的意义很快就超出了其产生的领域 世间万物都是向着多样化的方向发展 也就是说都是熵增的 比如物种的进化 在基因的遗传过程中 会发生基因的突变 再加 上外界环境的影响 从而产生新的物种 正是因为这样 地球上的 生物才能挺过史前的数次环境恶变而生存至今 正是熵增原理使得物种趋于多样化 生命总是会为了生存寻找到出 路 当今社会也是一样 世界正朝着多极化的方向发展 今天环境与生态科学的发展使我们知道 整个自然生态环境及其中 物种间的关系远比人类以往所知道的复杂得多 早期工业化过程中的人对自然的控制 操作和改造 使人类在享受 其成果的同时 也招致变异了的自然的报复 这使我们要重新认识自然 也就要重新思考人类自身 我们都在不断地进行人生的定位思考 却没有给予整个人类 整个 大自然足够的重视 一种新的世界观应该是人类的科学和理性并不是要最终地控制自然 把自然作为人类的奴隶 而应该尊重自然 理解自然 在与自然 的平等对话 和谐相处中与自然共同发展 正如同中国古代儒家 道家达成的共识 天人合一 一样 说到我们的学习也是一样 每一个人有每一个人的学习方法 你不 可能照搬别人的方法 这样只会事倍功半 我们在学习过程中要充分发挥思维的 自由性 和 开放性 积 极主动的去进行探索 大胆的突破各种条条框框的束缚 注意培养 自己的好奇心与上进心 学会发现问题 提出问题并成功的解决问 题 从而找到真正属于自己的学习方法 只有找到适合自己的学习方法 做你自己应该做的事 这样才会取 得成功 就像但丁所说的那样走你自己的路 让别人去说吧 当今的中国社会正呼吁创新 所谓创新也就是说要与众不同 只有 与众不同的产品才更具有竞争力 中国的改革开放说明了这一点 只有创新才能有发展 创新是一个民族的灵魂 所以 物理化学这门课程并不只仅仅局限于物理化学这单一领域 从中我们还可以学到书本上所没有的知识 只要我们有善于思考的 精神和不畏困难的学习态度 5 04应化余海燕自然是万物赖以生存的基础 人的生命活动 一时一刻也离不开它 它们构成矛盾的统一体 相互影响 相互作 用 相互发展 由此构成千变万化 丰富多彩的人类社会 正如马克思所说 社会是人同自然界的完成了的本质的统一 然而 本文将从 溶质与溶剂 的关系探讨 人与自然 的关系 现从溶质溶解于溶液的过程和溶质在溶剂中的某些特性来系探讨 人与自然 的关系 一 溶质溶解于溶液的过程 人与自然发展的过程1 末加溶质之前 人类末出现时的自然在此时 溶剂还不能算是真正的溶剂 因其没 有溶质 即溶质与溶剂是相互并存的 这尤如人与人类社会 此时只有溶剂的某些特性 而无溶液的特性 如在人类末出现之前 自然的改变相对来说是比 较慢的 只能通过造山活动 气候的变迁等来改变 虽然有一些低 等动物在起作用 2 加溶质后的溶解过程 但末达平衡 人的出现及其在自然中的发展人的出现尤如溶质的出现只有溶质和 溶剂的共同存在 才有溶液的存在 人也一样 即没有了人 何来 人类社会 又何来探讨 人与自然 的关系 溶质的出现必定会或快或慢的溶于整个溶剂中 人也会与自然或快 或慢的发展 去构造整个人与自然的社会 当溶剂中溶质的含量较低或溶解刚开始时 溶质的溶解相对比较快 此时 人类的增长比率也是非常快的 但有些散 是与自然的关 系是最紧密的时期 这个阶段 人的各种物质都从自然中取得 从自然的角度讲 人不同程度的对其加以破坏 但也因此加速了自 然的的演化 这也是整个人与自然发展过程的最快阶段 3 溶解过到过饱和状态 自然的超负荷状态随着溶解的不断进行 其过程也越来越慢 达到 最初的过饱和状态 人与社会的发展也一样 从最初的原始社会到日前的现代社会 自 然的负载量不断的上升 人与自然的相互作用也随着其数量的增加 越来越激烈 人与人和溶质与溶质的相互作用越来越明显 再者 由于深与溶质的增加 使得自然与溶剂所占的空间越来越小 好像把自然与溶剂分隔成一个个小空间 减弱了它们之间的联系 6从另一方面讲 就是破坏了它们在自然状态下的发展 随着这个过程的进一步发展 达到人与自然发展的最高潮 即自然 的超负何状态 过饱和状态 这时 溶剂再也无法接纳溶质 自然也无法接纳多余的人 必须有 一部分被淘汰 4由过饱和状态到溶解平衡 人与自然的和偕社会在过饱和状态下 溶剂溶解能力大大减弱或其 它原因 必须将多余的溶质析出来 还缓解自身的压力 最终达到 理想状态下的平衡 即溶解平衡 这个平衡是动态的 实质是溶解溶质的速率与析出溶质的速率相等 而由自然的超负何发展到人与自然的和偕社会与溶解达到平衡过程 是一样的 只不过一种是人 另一种是溶质 一种是自然 另一种 是溶剂 两种不同的表现形式不同而于 两者的最终结果都一样 都是要达到其在某种状态下的平衡 就如马克思认为那样 在生产劳动中 人致力于塑造一个和谐的 人化的自然 但在现实社会中 由于社会中异化劳动的存在 人成了自然的破坏 者 如自然景观的破坏 生物资源的毁灭 环境的污染等 因此 要达到这个人化自然的和偕社会非常困难 其首要任务是解决人与自然矛盾 即人与自然关系的协调 二 溶剂中溶质的特性 人的特性与自然的关系溶质在不同的溶剂中有不同的性质 人在不 同的时期中也有不同有表现形式 如在有些反应中 由于溶剂的不同 使同一个反应有不同程度的影 响 有些使其加快 有些使其减慢 这多半都是由溶剂给予溶质某 特性所决定的 而人呢 在整个人与自然共同的发展的不同时期 人所起的作用是 不同的 如在原始社会 由于智力低下 其对自然的影响不大 而在当今 人对自然的影响非常大 如在现代科学技术条件下 人类在更大的 力度和空间上开发自然 改造自然 从而获得了在人与自然关系上 的更大的自由度和主导性 但随着人类实践活动在广度和深度上的 不断增强 对自然环境的冲击和压力也不断扩大 生物圈在亿万年 演化过程中形成起来的生态平衡一次又一次地受到干扰和破坏 能 源危机 生态失衡 环境恶化 人口激增 粮食短缺 水资源匮乏 这一系列问题使得人类社会的进一步发展遭遇到严重阻碍 人 与自然的的矛盾日益尖锐 704应化陈晓宇1内能消耗与补给约束从物理角度来讲 万物都是由 能量生成的 可持续发展在根本上涉及到能量及其由之产生的各种 具体物质资源的可持续性利用问题 在经济发展过程中 存在着内能消耗 熵增加和生态系统承载力三 个系统性的问题 可持续发展问题实际上就是由此产生的 由热力学第一定律可知 自然界能量的数量在传递和转化过程中保 持不变 即能量守恒 然而 事实上能量守恒定律的一个更加重要的意义是表明 一个系 统内能的增加 U 等于系统吸收外界的热量Q和外界对于该系统所 做的功W 即 U Q W一个系统要做功 要么消耗内能 要么吸取系统外部的 能量 社会经济发展在本质上是一种能量的使用 消耗和转化行为 如果将城市看作一个系统 其必须通过消耗各种再生和不可再生的 资源 为城市内部人口提供生产和生活服务 由于城市不合理地使用或超限使用资源 从而使得城市对资源的消 耗 在满足当代城市发展需求的同时 也为以后的长期稳定和可持 续发展设定了约束 并且这种约束越来越明显 当今世界发达国家因其在经济上居于 先发 地位 国际贸易中表 现为资源输入 因而以占世界10 的人口 消耗了占世界80 的能源 显示出其在吸取外部资源 增加 内能 上存在的优势 工业革命以来 西方国家突飞猛进式的经济发展 很大程度上就是 以不断地吸取经济落后国家的资源为其条件的 而发展中国家 因其经济技术落后 国际贸易中表现为资源型的初 级产品输出 经济发展中的内能消耗与补充主要限于国内解决 这就是为什么发展中国家大量耗用能源会遇到严重的资源承载力约 束 发达国家就没有 或者症状要轻得多的原因所在 这也是发展中国家经济发展中遇到的第一个约束 即内能消耗与补 给约束 2熵增加与负外部性约束由热力学第二定律发现 熵同样是一个表示 系统内部特征的量 在一个系统内部 随着能量的不断使用 不能再做功的无用能是不 断累增的 即总的熵不断增加 从而形成了熵增加定律 有机体系统要摆脱死亡 唯一的办法就是向环境中不断吸取负熵 以平衡熵增机制 维持系统均衡 在一个城市系统中 经济的8增长依赖于大量能源消耗的支持 而经 济增长过程中消耗的大量能源 会导致熵的不断积累 包括与熵的 具体化形式相联系的废水 废气 废物的大量增加 熵增加会大大扩展经济发展的负外部性 导致生态系统失去平衡和 生命维持系统功能弱化 产生了生态可持续性问题 而生态可持续性又是经济可持续性与社会可持续性的基础 从而使 得维持经济发展过程中的生态系统均衡成为实现可持续发展的基本 条件 在熵平衡机制上 发达国家利用自己的科技优势和经济上游地位 通过向经济 位势低的发展中国家大量吸取负熵 资源和利润 并大量转移高污染 高能耗产业以及熵扩散等负外部性输出行为 而维持了发达国家内部经济系统与生态系统的均衡发展 发展中国家则完全不同 因其经济位势低 向系统外部特别是向发 达国家吸取经济负熵与转移负外部性的能力要弱得多 正是这种发展的约束条件差异 造成了一些发达国家几乎是在肆无 忌惮地挥霍能源 而处于经济低位势的发展中国家 则更多地要从 本国内部吸取负熵来推动其经济发展 并把由经济发展带来的熵增 加及其它负外部性积累在国内 这便构成了发展中国家经济发展过程中的另一个重要约束 即熵增 加与负外部性约束 把内能消耗控制在经济资源能够承受的限度内 把熵增加控制在生 物圈的承载力以内 既是对这两大约束条件的具体解释 也是发展 中国家实现可持续发展的长期条件 由此得到结论 可持续性问题在本质上是一个 约束 问题 无论 在发达国家还是在发展国家 虽然经济差异而造成的对可持续发展 的认识水平与效用不同 但是作为区域系统的核心的城市 尤其是 在发展中国家的城市由于实现社会经济可持续发展受到内能补充与 熵增加的双重约束 处于不利的可持续环境 因而实施可持续发展 战略更为重要 04应用化学叶涣莹在物理化学的学习中 我们接触到了超临界水这 一概念 从书本上了解到超9临界水具有通常情况下水所没有的一些 特殊性质 它可以既和气体完全互溶 且在一定的温度与压力下还 可以和一些有机物均相混合 如果超临界水中同时容有O2和有机物质 则有机物质在很短的时间 内即可迅速氧化成H20和N2 CO2和其他小分子 这一方法可以用于很多有毒物质的废水处理 对环境保护十分有益 超临界水作为超临界流体的一种 对人类如此受用 于是想 超临 界流体的其他的形式是不是一样对化学以及其他方面有相当大的作 用呢 答案是显然的 超临界流体是指在临界温度和临界压力以上的流体 其比物质在临界下的液体黏度小 但是扩散速度比液体快 所以具 有较好的流动性和传递性能 也就是兼有了液体和气体的双重特性 超临界流体的实际运用相当广泛 如超临界萃取 超临界流体色谱 超临界流体中的化学反应等等 其中CO2超临界流体通常作为萃取剂 而超临界水就归属于超临界的 化学反应中 下面来具体了解一下 超临界CO2在化工方面的运用用超临界CO2萃 取技术进行中药研究开发及产业化 是近年来迅速发展起来的一种 新技术 和中药的传统方法相比 具有许多独特的特点 CO2临界温度为31 1摄氏度 临界压力为7 4Mpa 临界条件很容易达 到 又因为CO2化学性质不活泼 五色无味无毒 安全性好 价格便宜纯 度高 容易获得的特点 所以特别适合对天然产物有效成分的提取 超临界CO2的萃取技术不止局限于中药 被称为 超级溶剂 的超临 界流体 可以很好的萃取玫瑰中的香味成分用来制造 玫瑰精油 这只是其中一部分 另外利用超临界CO2对有机物较强的溶解能力和 它较强的扩散渗透能力 可用于电子元件和精密机器零件的精密清 洗 代替即将禁止使用的氟利昂 可减少对臭氧层的破坏 可以看出超临界CO2同样是环保的好帮手 超临界流体现在广泛运用的主要就是超临界水与超临界二氧化碳 现在科学家还有新发现日本东京的一个科研小组把火力发电站所使 用的技术应用到核电站上 发明了可缩小发电设备体积 提高热利 用率的 超临界水 冷却方式 采用 超临界水 冷却方式无须建造分离水和水蒸气的设备 这样 可以把发电设备的体积缩小约30 核电站使用这种冷却方式还可使热利用效10率达到44 比现在的压 水堆或沸水堆核电站高10 据外电报道 新设计的核电站发电能力为17万千瓦 所用燃料是浓 度为5 的二氧化铀 超临界水的压力为250个大气压 最高温度为50 8 C 这一新设计思想已引起欧美国家的重视 德国和法国已计划研究在 核电站中采用这种冷却技术 超临界流体确实给现代化工的很多方面解决了工艺问题 它的用处 涉及到人们生活的方方面面尤其是萃取技术 在医药 涂料 生活 用品等方面都成为先进的解决提纯问题的方法 而后 超临流体的色谱技术为化学分析研究更是带来了方便 所以可以看出 它的出现为整个化学体系创造了一个新的地盘 无 论有机 无机 化工 应化 环境它都给了一定的帮助 然而 每样东西都不可能是完美的 作为超临界技术也有其局限性 使用它的唯一缺点就是涉及高压系统 大规模使用时 其工艺过 程和技术的要求高 设备费用大 对于一般的企业还是负担不起 但是优点甚多 仍然受到重视 所以对超临界的研究是继续进行着的过程 为了使其更普遍 必定 要去再找到更好用的超临界流体 超临界是一种超过了临界点的状态 这种状态在物理化学中得到研 究 也可以见得物理化学对整个化学体系的贡献 以前总觉得物理 化学是纯理论的东西 从超临界流体可以看到它在实践中的运用了 实践有的时必须基于一定的理论基础才能更好的去进行 更好的运用超临界流体技术不仅是对于科学有贡献 其中更是隐藏 了许多商机 就拿玫瑰精油的萃取来说 这种有效的萃取法大大的减低了玫瑰花 骨朵的运用量 起到减少成本的目的 加之制出来的东西纯度高 受欢迎程度可想而知 利用科学发财制富何乐而不为 现代科学发展迅速 所以我们更应该多关心身边的新技术 新发现 从而更好的为我们的专业学习服务 1104应化班韦强前几天在网上看见一篇文章 主要就是说某人在论 坛上写点东西 可管理员删了 他再写又被删了 然后再写再删 这是一场不用比就胜负已分的角逐 当然是删除比写作快了 就像盖大楼 辛辛苦苦一砖一瓦的盖了几个月 只需几分钟就可以 轰隆一声变做一堆瓦砾 这可不是偶然的 这就是物理学上有名的熵增加定律 熵 Entropy 是克劳修斯在140年前提出来的一个热力学概念 可 是至今仍在学术界十分活跃 被广泛地应用在其他自然科学以至社 会科学甚至神学里 熵与宇宙的起源与归宿 时间的哲学本质 进化论 能源问题 环 境污染 都有着本质的联系 普里高津讲过 什么是熵 没有什么问题在科学史的进程中曾被更 为频繁地讨论过 二十世纪四十年代 申农提出了信息论 后来发展为信息科学 奠 定了计算机和网络的基础 从信息爆炸到信息时代 短短几十年时间 给人们的生活方式 社 会活动甚至思维方法带来了巨大的变化 而信息的基本度量就是熵 熵本身就是一个引人遐思 富有魅力的字眼 那么熵究竟是个什么东东呢 简单地说 熵就是无序程度的度量 这是物理熵 一堆砖头码得整整齐齐 熵值就低 把它们推倒了 乱糟糟一堆 熵就增加 熵增加定律是说 在一个封闭系统 没有外界的作用下 熵总是会 逐渐增加的 冰箱里面很冷 是因为空气分子运动的比较慢 比较有秩序 把冰箱门打开 冷空气自然会和外面的热空气混合 不像原先那样 内冷外热 井然有序 也就是说 变得更无序 熵增加了 熵定律告诉我们 空气必然会冷热混合 冷空气绝不会自己乖乖地 钻到冰箱里的 要让冰箱变冷 让熵降低 外界就必须要做功 要消耗能源 要费 电 一栋楼盖起来难 因为要把砖头码得有序 要做功 拆平了容易 因为是让熵增加 不用做功 一栋楼放它几百年 几千年 不用炸药自己就会风化 就是这个道 理 信息论上的熵呢 差不多 是一列数据的不确定性的度量 叫做信 息熵 一堆乱码 什么信息也没有 熵值就高 如果想要把它们码整齐 想要滤波 解密 想要把熵降低 就要做 功 要计算 如果不加处理 信息通过网络就会有噪声 信息量会越来越小 即 熵越来越大 这也是熵增加原理 12写文章 有读者赞扬说是在辛辛苦苦 码字 这在物理意义上和信息论意义上都是在降低熵 是要做功的 而管理员呢 是在反其道而行之 或者说是顺着大势所趋的 当然 不费力气 甚至不用费劲删除 等他几年 几十年 文章自然会消失 这是熵 增原理决定了的 所以写作者必败无疑 可是有一个问题 封闭系统的定义是可小可大的 要让冰箱的熵降低 外界要做功 要消耗电能 这就让城市这个大 系统的熵增加了 一个城市的发电厂要发电 即让电子乖乖地向一个方向跑 这是在 降低熵 需要城市的外界做功 即消耗了一个国家的自然资源 而一个国家乃至地球的所有能源都是于不落的红太阳 红太阳真的不落么 太阳系这个封闭系统的熵也会越来越高 太阳 会冷却变成红巨星 再没有能量了 太阳系外谁会来给我们做功呢 再推而广之 宇宙本身也是个封闭 系统 宇宙之外可是真的再没有外界了 熵增原理确定 宇宙的熵也会越来越高 终究到达饱和 即极端的 无序 那时一片混沌 没有能量 没有运动 没有生命 物理学上叫做热 寂 这就是宇宙的归宿 04学习物化课已经快一学期了 在这短短一学期内 我们虽然学得 不是太深 但在热力学这方面我们已经有了一些全面的了解 对于那些常用的热力学函数 比如内能 焓 熵 Gibbs自由能等 我们也许能背得很熟 但对它们真正的理解 似乎有些模糊 在阅读过一些论文后 我将做一篇小论文 以我个人观点阐述一下 熵与社会发展 的关系 热力学第二定律指出在自然过程中 系统的无序性趋向于增加 而熵就是系统混乱程度的一个表观量 这说明在自然状态下 过程 总是趋向于熵增加的方向发生 也就是向无序的方向发展 举几个例子 学习是有序的 而荒废是无序的 记忆是有序的 而 遗忘是无序的 假定你不受任何环境因素影响 遗忘和荒废是自然发生的 对于社会发展是有序的 而社会倒退是无序的 这也很好理解 我 们大家不可能都在休息而使社会向前发展 假如这样 社会就倒退 了 虽然社13会发展是熵减少的方向 我们大家都希望社会发展 那该 怎么办呢 这就要求我们去改变环境因素 在物理化学上说就是 控制反应条件 就那我们国家近几十年的发展来看 在文革时期 我们急于求成 导致社会一度倒退 而在改革开放以后 社会迅速发展 这归功于改革开放这一环境因素的作用 在讨论了熵与社会发展关系之后 我们应该区别这种熵和热力学上 的熵 我们可以定义为社会熵 社会熵其实是一个邪恶的名词 有了它的存在 社会发展受到了阻 碍 我们必须给一个条件或是因素来弥补着个差熵来实现社会的发 展 社会熵也是社会动乱的本源 社会上的个体比如人 组织 团体 不可能有序地遵守法律法规 他们总是有些人会来扰乱社会 这也 很符合熵增加原理 只是这时的熵是社会熵而已 因此真正了解熵的本质 不仅在热力学上有很大的帮助 对研究社 会问题同样有帮助 由于水平有限 对熵与社会发展的认识到这为止 04应用化学刘金星理想气体又称 完全气体 是理论上假想的一种把实际气体性质加以简化的气体 如果我们把气体中的分子看成是几何上的一个点 它只有位置而无 体积 同时假定气体中分子间没有相互作用力 那么这样的气体称 为理想气体 事实上 一切气体分子本身都占有一定的体积 而且分子间存在相 互作用力 所以理想气体只不过是一种抽象 是实际气体的一种极 限状态 当气体的体积很大 压力很小 而且大大超过分子本身的 体积时 分子本身的体积可以忽略不计 当气体分子与分子之间的 距离较大时 分子与分子之间的相互吸引力与气体分子本身的能量 相比 亦可忽略不计 因此 这种情况下的实际气体可看成为理想气体 经验告诉我们 低压 高温下的实际气体的性质非常接近于理想气 体 提出理想气体的目的 是为了便于研究自然界中客观存在的 比较 复杂的真实气体 从复杂的现象中抓住事物的本质使问题得以合理 的简化 虽然自然界中14并不存在真正的理想气体 但这些理想气体的假设 并不是凭空臆想出来的 常见的氢气 氮气 氧气 二氧化碳气 空气 烟气等 在压力不 是很高和温度不是很低的条件下 由于它们的液化温度都很低 离 液化状态都很远 它们的性质都非常接近于假想的理想气体 因 此完全可以把这些气体当作理想气体看待 而不致引起很大的误差 空气中及烟气中所含有的水蒸汽分子 因其分压力小 比体积大 亦可当作理想气体看待 锅炉产生的水蒸汽 以及制冷剂 如氨 氟里昂等 蒸气 石油气 等 由于它们距离液态较近 不能忽略蒸汽分子本身所占有的体积 和分子间的相互作用力 因而不能当作理想气体看待 否则在计算 中将会产生很大的误差 对于距离液态较近以及不能忽略分子本身的体积和分子间作用力的 气体 则称为实际气体 任何实际气体在压力趋于零 比体积趋于无穷大 而且温度不是很 低的时候 均具有理想气体性质 理想 是什么 辞书上如是说是对未来事物的合理的设想或希望 符合意愿的 令人满意的 通过上面我们不难发现 理想气体是一种理想化的状态 是一种不 存在的气体 而理想却不是这样 只要我们通过自己的努力奋斗 朝着自己的前进的方向努力 就会实现自己的理想 它是一种完全 可以实现的状态 或者这就是学术研究和现实的生活上的差别 在学术研究中 有的时候我们不得不将现实中的状态理想化 来把 它们当成理想状态来处理 虽然这种状态在现实中永远不会出现 但是 这不但不阻碍学术研究的发展 反而会促进其发展 甚至会 引发新的理论的产生 而在现实生活中 我们是从实际向理想迈进 如果我们不切实际 把任何情况都理想化 就会犯了大错误 因此 在学习研究中 我们要大胆 要敢于想象 敢于将实际性的 东西理想化 在理想的状态来研究它们 就好象研究实际气体一样 我们可以把它们当作理想气体来研究 然后进行必要的修正就能够应用到实际气体中 但是在现实生活中 我们却不能这样 我们必须脚塌实地 一步一个脚印的向我们的理想迈进 而不能做 个理想主义者 那样只会玷污我们的理想 1504环境工程臧广周现 今 绿色 环保 可持续发展等新名词广泛出现在各种报刊 杂志 电视和网络上 在这些名词背后隐藏着一个重要的物理学概念 这就是熵 我是学环境工程专业的 因而我想就熵与环境保护的关系谈一下我 的观点 熵 热力学 是一个状态函数 表示物质系统的无序程度 在1850年 德国物理学家克劳修斯表述了如下观点热不可能自动地 从较冷的物体传到较热的物体 在所有自发过程中 熵必然增大 简单地说 熵意味着分散 混乱 熵越大 这种混乱状态越严重 当今社会科技高度发达 带动了工业的飞速发展 而随之而来的环 境污染也变的越来越明显影响和危害着人类的生产 健康和可持续 发展 显而易见 环境问题已经被提上日程 而熵的研究对我们认识环境污染的本质和积极的环境保护措施具有 重要的指导意义 环境污染主要有三个方面水污染 大气污染和固体废弃物污染 而具有全球性的主要是大气污染 例如臭氧空洞 温室效应 由于CO2等所产生的 温室效应 使地球变暖 全球性气候异常 海 平面上升 自然灾害增多 随着SO2排放的增加 酸雨越来越严重 使得生态遭到破坏 农业减产 氯 氟烃类的化合物的排放使大气 臭氧层遭到破坏 加之大量粉尘的排放 使癌症发病率增加 严重 威胁人类的健康 就全球而言 发达国家对环境的破坏最为严重 它们大量使用全球能源 随意排放废物 造成了许多污染事故 如前苏联切尔诺贝利核电站泄漏事件 印度博帕尔毒气泄漏事件 当然 随着经济飞速发展 我们国家对能源的需求也越来越大 进而造成的环境污染也越来越重 我们国家的主要能源是煤炭 因而大量排放CO2 温室效应日趋严重 我国的煤炭含硫量比较高 大量使用煤炭产生的SO2造成的酸雨问 题是全国性的 苏州这个鱼米之乡也是酸雨危害区之一 每年都要受到酸雨的侵害 造成了不小的经济损失和环境破坏 特别是古代园林 其实环境污染过程就是一个熵增加过程 能源的大量消耗产生的无用物 污染物 废物不断增加 因而平均 分布在环境中的无用物 污染物 废物的数量在16不断的增加 致 使环境在不断的恶化 氟里昂的使用破坏了大气的臭氧层 大量的紫外线射向地面 使皮 肤病患者的数量不断增加 各种千奇百怪的病症的产生 追根索源无不与环境污染有着千丝百 缕的关系 世界范围的大面积严重干旱 频繁的飓风 都与熵增有着密切的关 系 不断的低效率利用能源 无节制的污染排放 都促使了熵增加过程 的发生 进而导致了一系列的环境问题 这给我们社会的可持续发 展造成了障碍 随着二十一世纪新技术革命的发展 全球经济快速发展 人类对能 源的需求更加迫切 随之带来的是人类生存的环境在不断的恶化 人类的可持续发展战略要求我们正确认识熵 能源与环境保护之间 的关系 合理的利用已有的能源 开发新能源 改进能源结构 充 分考虑环境效益 保护地球环境 认真深入的研究熵 将其巨大的作用发挥在环境保护上 我相信环境保护将在以后的经济发展中发挥起重要04环境工程刘卉 妍目前 热力学中气体的状态方程有200种以上 通式可表示为f T V p n 0 这些状态方程揭示了状态函数P V T之间的定量关系 为热力学以后的发展奠定了基础 在气体状态方程中 由Boyle Marriotte定律 Charles gay lussac定律和Avogadro定律导出的理想气体状态方程PV nRT是热力 学中的一个很基本也是很重要的一个公式 压力越低 温度越高 气体越能符合这个关系式 根据理想气体公式来处理问题所导出的一些关系式 只要加以适当 的修正 就能用之于非理想气体或实际气体 现以理想气体状态方程为例 浅析气体状态方程在热力学研究中的 重要作用 1PVT正如哲学中所阐述的要善于抓住事物之间的关系一样 热力学 研究也不能孤立研究各个变量 而温度 压强和体积是气体很显著 也很容易测量的变量 若能推导出三者之间的关系 则以后就能由P V T三者中的任意两 个量求出第三个量 如已知气体的体积 温度和物质的量 就可用公式P nRT V求得P的1 7具体值 2热力学第一定律中 引进了一些状态函数 如U H 封闭系统热力学第一定律表示为dU Q W 其中 涉及W的计算过程就有可能应用到气体状态方程 例如 在理想气体准静态膨胀过程中 将P nRT V代入W计算关系式 中 在温度恒定条件下 就得到W nRTln V2 V1 如此 只要已知温度及膨胀前后气体体积之比 即可计算出膨胀过 程中系统所做的功 再举一例 对于理想气体 dU CvdT P nRT V 则在绝热过程中有Cv dT nRT V dV 0 再由Cp CV nR和Cp CV 最后得到TV 1 常数 此时为理想气体在绝热可逆过程中的过程方程式 在卡诺循环中有 很重要的应用 而在这个方程式的推导过程中理想气体的状态方程无疑起了至关重 要的作用 3热力学第二定律中引入了熵 吉布斯自由能等状态函数 他们与P V T也有着一定的联系 在熵变计算中我们可以看到 理想气体的等温可逆变化过程中 S QR T Wmax T nRln V2 V1 nRln P1 P2 在 G的计算中 根据理想气体 状态方程计得到 G nRTln P2 P1 nRT ln V1 V2 以上这些公式的推导均在引入理想气体状态方程的前提下进行 故 而我们可见理想气体状态方程在热力学研究中功不可没 除了以上几点作用 气体状态方程在多组分系统热力学中也有重要 应用 在这里就不加详细阐述 在实际生产中 要处理的是实际气体 通常用经验或半经验的状态 方程来表述气体的性质 如van derWaals方程式 Dieterici方程式 Berthelot方程式 Kammerlin gh onnes公式 他们都对理想气体方程式做出了一定的修正 因而在工 业上常使用 在物理化学尤其是热化学的学习和研究中 气体性质历来是研究的 重点 历史上人们对气态物质的性质研究的也很多 气体状态方程是基本中的基本 重点中的重点 在大学物理化学的学习中 这部分知识被许多教材放在了最前面的 位置 它的重要性从中可见一斑 1804环境工程陆红利鉴于各个学科之间 理论与实际之间的相关性 通过对课本的学习 我了解到熵与全球化经济之间也存在着莫大 的联系 一个系统要做功 要么就是消耗内能 要么就是吸取系统外部的能 量 这里 一个系统就相当于一个国家 社会经济发展在本质上是一种能的使用 消耗和转化行为 发达国家因其在经济上具有先发优势 全球经济活动中总体上表现 为资源输入 因而能够以占世界10 的人口 消耗占世界近80 的 能源 这已经足以显示其在吸取外部资源以补充和增加内能上存在的明显 优势 工业革命以来 西方国家突飞猛进式的经济发展 很大程度上就是 以不断地吸取外能特别是吸取经济落后国家的经济资源为其基础条 件的 而在发展中国家 因其经济技术落后 国际贸易中表现为资源型的 初级产品输出 经济发展中的内能消耗与补充主要限于国内解决 这就是为什么发展中国家大量耗用能源会遇到严重的资源承载力约 束 发达国家就没有 或者症状要轻得多的原因所在 这也是发展中国家在长期的经济发展中遇到的第一个严重约束 即 内能消耗与补给约束 在经济全球化背景下 经济位差这种发展不平等现实与资源全球配 置的所谓公平市场准则结合在一起 必将使发展中国家遭遇更大的 资源承载压力 世界经济与政治市场中的主要矛盾也将产生一些新 变化 由热力学第二定律揭示 当物质形态转化时 会使某种能量受到一 定的损失 这种不能再被转化做功的能量的总和就是熵 熵同样是一个表示系统内部特征的量 根据卡诺等人的论证 一个封闭系统从一个平衡态出发 经过绝热 过程到达另一个平衡态 它的熵不减少 在一个系统内部 随着能 量的不断使用 不能再做功的无用能是累增的 即总的熵不断增加 由此形成了熵增加定律 有机体系统要摆脱死亡 惟一的办法就是向环境中不断吸取负熵 以平衡熵增机制 维持系统均衡 在一个国家中 国民经济增长依赖于大量能源消耗的支持 而经济 增长过程中消耗的大量能源 会导致熵的不断累增 包括与熵的具 体19化形式相联系的废水 废气 废物的大量增加 熵增加会大大扩展经济发展的负外部性 导致生态系统失去平衡和 生命维持系统功能弱化 产生了生态可持续性问题 而生态可持续性又是经济可持续性与社会可持续性的基础 由此使 得维持经济发展过程中的生态 资