大学物理之熵与环保与发展.ppt

熵与环保与发展,熵,概念提出1850年，德国物理学家鲁道夫克劳修斯首次提出熵的概念，用来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度，能量分布得越均匀，熵就越大。一个体系的能量完全均匀分布时，这个系统的熵就达到最大值。在克劳修斯看来，在一个系统中，如果听任它自然发展，那么，能量差总是倾向于消除的。让一个热物体同一个冷物体相接触，热就会以下面所说的方式流动：热物体将冷却，冷物体将变热，直到两个物体达到相同的温度为止。克劳修斯在研究卡诺热机时，根据卡诺定理得出了对任意可逆循环过程都都适用的一个公式：dS=（dQ/T）。,熵增加原理,熵增加原理：在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵的不断增加的方向进行，这就是熵增加原理（principleofentropyincrease）熵增加原理的发展：随着科技的发展和社会的进步，人们对熵的认识已经远远超出了分子运动领域，被广泛用于任何做无序运动的粒子系统，也用于研究大量出现的无序事件。熵已成为判断不同种类不可逆过程进行方向的共同标准。熵增加的原理突出了世界的演化性、方向性和不可逆性，深化了人类对自然和社会的认识，使“演化”和“发展”越来越成为新自然观的主题。,熵与能源利用,人类利用能源的过程，实际上是一种能量的转化，但是集中在能源中的无用能的数量在不断的增加。所以所谓“能源枯竭”、“能源危机”，只是能源消耗导致有用能急剧的减少，不可用能急剧增加的代名词，是熵增原理的反映。能（能源）和熵，从这两个概念的建立到上个世纪初，人们相信能源在经济和社会发展中的重要作用，能量主宰了宇宙中的一切。但是随着时代的发展，熵概念的重要性越来越突显出来了。人们越来越多的把它和效能量，混乱度，废物，污染联系在一起，认识到了熵的重要意义。,生产系统,高熵原料,知识技术,低熵能源,低熵产品,高熵废物废热,生产过程中的熵变,在生产过程中：产品中的熵+废物废热中的熵原料中的熵+能源中的熵所以生产过程是熵增加的过程,人类社会经济过程包括三个子过程：生产过程，流通过程和消费过程每个过程都是导致“熵”增加的过程。,熵与环境恶化,原料中的熵：污秽,低熵能源：抹布,污秽擦拭过程,抹布变脏,垃圾,噪声废气,干旱,飓风,环境恶化,环境问题日趋严峻,1986年12月美国基督教科学箴言报征询了16位世界著名思想家关于21世纪议事日程的看法时，被采访的大多数人指出：世界环境恶化的严重性仅次于核毁灭的威胁。1987年初欧洲环境年活动发表了关于欧洲环境状况的报告，把生态变坏和环境污染称之为“人类缓慢的死亡”。英国每日电讯报1988年11月15日公布了盖洛普民意测验结果。公众认为环境污染的威胁不亚于第三次世界大战，环境问题已成为世界各国的主要政治问题和社会问题。据1992年11月份参考消息载，全世界1525位专家（其中99位诺贝尔奖获得者）呼吁人类救救地球，留给我们的时间不多了，我们不能回避这个问题。,必须指出，目前全球性的环境恶化，主要是发达国家在其实现工业化的道路上，利用当世世界上廉价的资源（包括能源），不顾后果地向全球疯狂索取，并排放大量污染物积累的结果。直到现在发达国家仍然是世界上有限资源的消费者和CO2等有害气体的主要排放者，其排放量占全球总量的四分之三，他们对世界环境的恶化应负主要的责任。能源的利用，使人类的物质生活不断的得到改善，但却逐渐恶化了自己的生存环境，人类在谋求持续发展的过程中必须解决这一矛盾。,熵与环境保护,目前，世界各国都已经充分认识到了环境保护的重要性，但由于各个国家的经济实力不同，环境保护的力度和效果也不相同我国的环保事业任重而道远，构建低熵型社会，走可持续发展道路，是我国乃至全人类必须选择的行为方式，只有这样才能实现人类社会与地球环境长期和谐相处，协同进化与发展我国已经加大了治理环境污染的措施，主要有：明确了环境保护为基本国策之一的地位，制定了本国的可持续发展战略；建立了更为严格的环境管理体制和法律机制，加大了环保措施和力度；城市环境整治和工业污染防治取得了明显成效，环境保护已经从末端治理转变到源头控制,熵与可持续发展,自然资源的可持续发展是人类目前的首要任务，随着社会的发展，人类生产和生活活动引起生态环境的破坏和自然资源的严重缺乏，熵在增加，不可再生资源在日益减少，严重威胁着人类的生活乃至生命。当不可再生资源达到熵增的最大值时，地球的生命将会终结。唯一的办法就是要从不断的吸取负熵去抵消生活中的熵增加，从而使环境维持一个较稳定而又很低的熵的水平上。,负熵与林业的可持续发展,林业一直是我国建设中的微薄环节。森林资源总量不足，质量低下，而且它的潜在能力己经很有限，靠大量利用林业资源获取粗放式增产是不可能的，由于人类无节制的开垦，破坏，森林急剧减少，草原退化严重，引起了很多自然灾害的疯狂掠夺，肆意扫荡。例：水土流失、滑坡、荒漠化、沙漠化等。据悉，全球受荒漠化影响或威胁的土地近5200万平方千米，荒漠化土地面积由1991年的3592万平方千米猛增到1999年的4773平方千米，占整个地球陆地的四分之一，而且目前仍以56万平万千米的速度在增长。生态平衡受到了严重的影响，人们利用、破坏大大的超过了林业的承载力，它始终处于一个熵增过程。根掘吉布尼斯方程可知，它是一个自发过程，不可逆过程。虽然森林、林木资源是可再生资源，但是它的增长速度远远不及人们开发利用速率。所以，熵呈直线上升。树木的用途很多，它直接主宰着地球以后的发展趋势和环境质量。现今，经济社会发展对生态改善的需求将取代林产品需求成为社会对林业的主导需求。只有这样，我们的林业才能够可持续发展，林业的欠缺是我们生活资源最大的缺憾，它带来了很多的不便和危害，给予了我们无尽的担忧，况且，林业生产过程远远没有农业生产快，林业生产过程由多种生产作业分享时间和资源。我们必需协调资源制度和经济产品周期等因素的冲突，为了让生态系统沿着从无序到有序，有低级到高级，由无功能到有组织的方向强化。,负熵与土地的可持续发展,社会在进步，经济在发展，到处都在无计划的使用土地，大量的用于建筑和耕种，使得用于林业方面的土地急剧减少。对我们的环境造成了严重的影响，土地资源的合理利用受到了日益严峻的土地环境问题制约。因此，我们把环境问题系统地归纳入土地利用规划中，通过分析、预测和评价土地利用规划的环境影响、提高土地利用规划的科学性。在我国，土地得不到合理的利用，以至于我国土地处于紧张、杂乱状态，引起熵的急剧增长，所以我们必需增加负熵来抵挡熵增加，使人们的生活、工作处于有序状态。这就要求我们将它科学化，让其有序地让人类利用，达到事半功倍的效果，尽量减少土地的不合理性。现在很多森林都被开发出来用于建筑和耕种，以为这样就可以促进社会的发展。他们并没有看到这个世界以后的生活，其实，土地并不是用得越多，农业就更发展，农业的发展在于科学的发展，种子的发展以及技术的发展。建筑也是一样，材料的好坏和合理性是最重要的，与土地面积的多少无关。在现今这个时代，工业的迅速发展，环境的飞速恶化，如果土地继续无计划使用，将会严重影响着生态系统的完善。所以，负熵的吸取是我们现在不可忽视的问题，保护土地的稳定性和可持续性，保护我们的自然资源，让其有良好的自我维持和自我更新能力，让土地的不合理利用在我们的生活中消失。,自然资源的正熵超过它的自组织能力时，自然资源原有系统就会崩溃。合理的利用自然资源，最大限度的吸取负熵，才能保证自然资源的可持续性。负熵主宰着整个社会、世界乃至宇宙，有