对气体内的输运过程的研究(10)
发布时间:2021-06-09
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本文从气体近平衡态的三个运输过程的宏观规律出发,通过建立无引力弹性刚球模型,用统计物理方法揭示运输规律的微观本质,并探究其线性不可逆过程和远离平衡态的非平衡过程的运动规律,阐明了气体内的运输过程,有助于读者对宏观过程不可逆性的本质及其作用的认识。
最大值,但在人类社会是另一番景象,物种进化由简单到复杂,由低级到高级,有序化程度增加。在无生命领域内,也存在着许多自发形成的宏观有序现象。如,贝纳德实验呈现的空间结构性和化学振荡(溴酸钾、丙二酸、硫酸锑混合于硫酸中,颜色在红色与兰色之间震荡)所呈现的时间结构性。 6.2.1 自组织现象与耗散结构
自组织现象:系统在一定条件下,自动地组织起来形成空间或时间上的有序状态。 耗散结构:1969 年比利是物理学家普里高津把在非平衡态下产生的时间或空间上的有序结构。
形成和维持耗散结构的条件:
(1)系统为开放系统,靠外界不断供给能量和物质才能维持 (2)体系必须存在非线性动力系统,即发生在远离平衡态的情况下 (3)系统具有时空结构,对称性低于耗散结构发生前的时空均匀状态 (4)耗散结构稳定,不受小扰动的破坏。 6.2.2 耗散结构与熵的关系
耗散结构无序度低,系统熵小,形成耗散结构的过程中系统熵变小于零dS<0,而dS由两部分组成:
dS dS外+dS内
dS内是耗散过程中系统内的熵增加(不可逆性导致的),而dS外<0,并且dS外>dS内,
即输入到系统的熵必须小于输出的熵,熵有净输出,存在负熵流。
6. 3 生命的热力学基础
生命存在过程中,从食品的发酵到人们的劳作都需要生热,生命活动是耗散过程。在耗散过程中熵不断增加,而高熵意味着混乱。熵达到最大值意味着热平衡,也意味着死亡。所以要活着,有机体必须使自己的身体保持低熵的状态,只有机体是开放系统才能实现。有机体一面不断向体外排熵,一面从外面汲取抵熵物质,形成负熵流。1944年量子力学创立人薛定额在小册子《生命是什么?》中指出“有机体是依赖负熵为生的”。我们的生存条件是需要恒定的温度,为了维持这个温度,需要的不是补充能量,而是降低熵。薛定额认为单纯地把新陈代谢理解为物质的交换或能量的交换是错误的。新称代谢的基本出发点是使有机体能成功地消除它所产生的熵,并使自己的熵得更小,唯一的方法就是不断地从环境中吸取负熵。
自然界的变迁、人类社会的风云变幻和人们的思维过程都是非线性过程,人们发现事物或系统中的各个部分的相互作用若是线性无关的,只能造成系统的衰亡,由无限增长或
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