熵增原理与耗散结构-1.ppt

然而！！！如果我们需要考虑的仅仅是热力学第一定律，那我们滥用那万世不竭的能源也没有什么奥妙了。然而我们知道世界并非如此。比如我们烧掉一块煤，它的能量虽然并没有消失，但却经过转化随着二氧化碳和其他气体一起散发到空间中去了。虽然燃烧过程中能量并没有消失，但我们却再也不能把同一块煤重新烧一次来做同样的功了。热力学第二定律解释了这个现象。它告诉我们每当能量从一种状态转化到另一种状态时，我们会“得到一定的惩罚”。这个惩罚就是我们损失了能在将来用于做某种功的一定能量。这就是所谓的熵。 * 当一个冷的物体接近热的物体时，能量必将从热的物体向冷的物体转移。而且，若能量从冷的物体向热的物体转移，是不可能不发生其他变化的。所以，在一个封闭系统内，熵是单调递增的、不可逆的。 好比一个花瓶，他原先的混乱程度为1，你若把它打碎成6块，他的混乱程度变成了6，而且你无法将其恢复至1. 当一个冷的物体接近热的物体时，能量必将从热的物体向冷的物体转移。而且，若能量从冷的物体向热的物体转移，是不可能不发生其他变化的。所以，在一个封闭系统内，熵是单调递增的、不可逆的。 好比一个花瓶，他原先的混乱程度为1，你若把它打碎成6块，他的混乱程度变成了6，而且你无法将其恢复至1. 熵增原理 与耗散结构福建省热电行业协会 方桂平 ?与? 一锅开水可以煮熟鸡蛋 一池温水永远不能 能量守恒定律 热力学第一定律 第一种永动机 　　地球上有大量的海水，它的总质量约为1.4×1018t， 只要这些海水的温度降低0.1度，就能放出5.8×1023J的热量，这相当于1800万个核电站一年的发电量。 第二种永动机 热力学第二定律（克劳修斯 德国 1822－1888年） 热不可能自发地从低温传到高温。 热不可能100%转化为功，热转化为功需要附加条件---冷端损失。 热机工作时，不但要有提供能量的热源，还要有供释放低温热量的冷源。 热力学第二定律 （开尔文 英国1824-1907 ） 在孤立系统中，不可能从单一热源取热做功，而不产生任何损失。 凝汽发电能流图 凝汽式 抽汽凝汽式 背压式汽轮机 熵 1850年，德国科学家_克劳修斯首次提出熵的概念 在热力学中，熵是系统的状态函数 S =∫dQ/T或ds = dQ/T 其中，S表示熵，Q表示热量，T表示温度。 该表达式的物理含义是：一个系统的熵等于该系统在一定过程中所吸收（或耗散）的热量除以它的绝对温度。 熵增 只要有热量从系统内的高温物体流向低温物体，系统的熵就会增加： S =∫dQ1/T1+∫dQ2/T2 假设dQ1是高温物体的热减量，T1是其绝对温度； dQ2是低温物体的热增量，T2是其绝对温度， 则：dQ1 = -dQ2，T1T2 于是上式推演为：S = |∫dQ2/T2|-|∫dQ1/T1| 0 熵增是一个自发的不可逆过程 能量守恒 但品位下降 火力发电---损失约60%的低位热能，才将40%高位热能转化为电（功）。 水泥---将有活性的石灰石变成没有活性的混凝士。 塑料---将有大量化学能的石油变成少能量的塑料。Q 钢铁--- 从有序到混沌 （ 克劳修斯 ） 物质不灭、品位降低 能量守恒、质量下降 （-273℃）没有温差，世 界趋于寂静 ---热的静寂(heat death) 有序 ? 混沌 植物生长 生命成长 耗散结构 （ 普利高津 比利时1917～2003 ） 开放系统 远离平衡态 非线性作用 涨落导致有序 从混沌到有序 （比）普里戈金、（法）斯唐热? ） 生命科学 社会科学 生命与熵 生命的成长___负熵流 生命的平衡___ （正负熵的平衡） 生命的衰竭___ 疾病 生理失调 （熵增） 生命的整个过程是熵增的结果。 企业的生命周期 创业期 成长期 成熟期 衰退期 从有序到混沌 能源 熵增不可逆 但可以延缓 熵增不可逆 但必须延缓 节能减排 循环经济 可持续发展 熵增不可逆 但可以延缓 热电联产：减少冷源损失，提高热功转换效率。 资源综合利用：减量化处理，资源化利用。 熵增不可逆 但必须延缓 建议 节约用电、合理用电 工业锅炉节能环保 综合提升行动 有序 ? 混沌 从有序到混沌 从混沌到有序 社会组织