熵与能源环境的关系.doc

熵与能源环境的关系 “熵”这个源于热机的物理学概念，已经无孔不入的渗透到人类生活的各个层面，而近代社会中能源问题作为人类经济和社会发展的拦路虎，其重要性与迫切性已越来越重要的突显出来，同时也受到人类社会的高度重视，节约能源与保护环境已成为出现频率极高的两个词语，而其中仍蕴涵着“熵”的问题。熵”无处不有，一桶水，一块铁，任何宏观物质都有熵，熵也可以在过程中和产生和传递。摩托车在大街上急驰而过喷出股股的青烟，它污染了环境，也产生了熵；美英联军大规模对伊拉克的空中打击，摧毁了大量建筑和各种设施，死伤众生，战争这个怪物使熵得到急剧的增加。全世界人民对科学技术的进步无不发出几声惊叹，殊不知，战火升腾起来的巨量的熵，都将给每个人分发一份灾难。自古以来，总有人眷恋着人生，希望能找到一种长生不老或返老还童的“仙丹”，但“熵”的规律总逼着我们由童年走向青年，壮年，走向衰老，走向死亡，这是一切生物都无法抗拒的安排，我们只能延缓这个过程，推行劳逸结合，修心养性，来抑制“熵”的催促，延缓衰老的过程。综上所述，好像总有一只无形的大手在控制着我们周围的一切，那是什么呢？物理学的发展告诉我们那就是“熵增加原理” “熵”增加就是意味着系统的能从数量上讲虽然守恒，但是“品质”却越来越差，越来越不中用，被用来做功的可能性越来越小，不可用程度越来越高，这个就是能量的“退化”。例如：汽车的轮子与地面摩擦生热的过程是增加熵的过程，摩擦的机械运动变成分子的热运动，机械能变成了热能，虽然能量守恒，但是要让热能做功，再完全自动地变成机械能却无此可能。显然，热能的“品质”要比机械能差，热能的不可用程度要比机械能高，熵的增加意味着能量在“质”的方面发生了“退化”。所以熵和不可用能关系十分密切。而“能源”的本质是指能量的来源。例如：太阳辐射到地球表面上的能量，就是人类使用能量的主要能源。“能源”的第二层含义是能量资源。例如：存在于自然界中的煤，石油，天然气等化石燃料，铀，钍等核燃料，以及生物体等都属于能源；由这些物质加工而成的焦碳，煤气，液化气，煤油，电，沼气等也是能源，前者以现存的形式存在于自然界中，为一次能源，后者为一次能源直接或者间接转换而来的人工能源，为二次能源。　　能源是人类生活和生产资料的来源，是人类社会和经济发展的物质基础。随着科学的进步，经济的发展，以及人口的增长，人们已经开始认识到能源是有限的，如果不高度重视，能源枯竭问题将会出现，那后果将不堪设想。 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无效能量，混乱度，废物，污染联系在一起，认识到了熵的重要意义。于是有了一个形象的比喻：在宇宙这个自然过程的庞大工厂里，能量仅仅是充当了“薄记员”，它记载了收支的平衡，而“熵”起着“经理”的作用，它规定了整个企业的经营方式和经营方法，也就是说能量仅仅表达了宇宙中的一种守恒关系，而熵决定了宇宙该向何处去，而不再“能量”是主人，“熵”是影子了。?熵的增加就意味着有效能量的减少。每当自然界发生任何事情，一定的能量就被转化成了不能再做功的无效能量。被转化成了无效状态的能量构成了我们所说的污染。许多人以为污染是生产的副产品，但实际上它只是世界上转化成无效能量的全部有效能量的总和。耗散了的能量就是污染。既然根据热力学第一定律，能量既不能被产生又不能被消灭，而根据热力学第二定律，能量只能沿着一个方向——即耗散的方向——转化，那么污染就是熵的同义词。它是某一系统中存在的一定单位的无效能量。能源对人类发展的巨大贡献是显而易见的，但是也并不仅仅如此。它也已经和正在给人类带来了许多麻烦。主要是由于能源（主要是占总量的百分八十的化石能源）的利用造成的日益严重的环境污染。　　在人类利用能源的初期，能源的使用量及范围有限。加上当时科学技术不是很发达，对环境的损害较小。又由于环境的恶化是积累性的，只有较长时间的积累，才能觉察到它明显的变化，在这个过程中环境的改变并没有引起人类的特别注意，因此环境保护意识不强。然而随着工业的迅猛发展和人民生活水平的提高，能源消耗量越来越大，由于能源的不合理开发利用，致使环境污染也日趋严重。目前全世界每年向大气中排放的几十甚至是几百亿吨的CO2，SO2粉尘及其它有害气体，这些排放物都主要与能源的利用有关。它给人类带来的后果是：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。　　必须指出，目前