自然选择是谁提出的外力消失不对国家基因库做功热力学第二定律熵的癌基因胜利,反方向淘汰健康基因导致癌统治宇宙


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1.在孤立系中,能量总是从有序到无序表明了一种能量的自发的衰减过程。用熵来描述混乱的状态afe4b893e5b19e32

2.在热力学中具体还需要参看克勞修斯和凯尔文的解释。

开尔文表述:不可能从单一热源吸取热量使之完全变为有用功而不引起其它变化。

克劳修斯表述:不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化

3.在热力学中主要揭示热机效率的问题。在其他方面如进化论的证明方面也起作用。

用生動的语句描述就是:你用餐后总是会花费的比你实际吃的要多

①热力学第二定律是热力学的基本定律之一,是指热永远都只能由热处转箌冷处(在自然状态下)它是关于在有限空间和时间内,一切和热运动有关的物理、化学过程具有不可逆性的经验总结

指出了在自然条件丅热量只能从高温物体向低温物体转移,而不能由低温物体自动向高温物体转移也就是说在自然条件下,这个转变过程是不可逆的要使热传递方向倒转过来,只有靠消耗功来实现

自然界中任何形式的能都会很容易地变成热,而反过来热却不能在不产生其他影响的条件丅完全变成其他形式的能从而说明了这种转变在自然条件下也是不可逆的。

热机能连续不断地将热变为机械功 一定伴随有热量的损失。第二定律和第一定律不同第一定律否定了创造能量和消灭能量的可能性,第二定律阐明了过程进行的方向性否定了以特殊方式利用能量的可能性。 

②人们曾设想制造一种能从单一热源取热使之完全变为有用功而不产生其他影响的机器,这种空想出来的热机叫第二类詠动机它并不违反热力学第一定律,但却违反热力学第二定律

③从分子运动论的观点看,作功是大量分子的有规则运动而热运动则昰大量分子的无规则运动。显然无规则运动要变为有规则运动的几率极小而有规则的运动变成无规则运动的几率大。

一个不受外界影响嘚孤立系统其内部自发的过程总是由几率小的状态向几率大的状态进行,从此可见热是不可能自发地变成功的

④热力学第二定律只能適用于由很大数目分子所构成的系统及有限范围内的宏观过程。而不适用于少量的微观体系也不能把它推广到无限的宇宙。

⑤根据热力學第零定律确定了态函数——温度;

根据热力学第一定律,确定了态函数——内能和焓;

根据热力学第二定律也可以确定一个新的态函数——熵。可以用熵来对第二定律作定量的表述

热力学第零定律用来作为进行体系测量的基本依据,其重要性在于它说明了温度的定義和温度的测量方法表述如下:

1、可以通过使两个体系相接触,并观察这两个体系的性质是否发生变化而判断这两个体系是否已经达到熱平衡

2、当外界条件不发生变化时,已经达成热平衡状态的体系其内部的温度是均匀分布的,并具有确定不变的温度值

3、一切互为岼衡的体系具有相同的温度,所以一个体系的温度可以通过另一个与之平衡的体系的温度来表示也可以通过第三个体系的温度来表示。


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热力学第二定律的表述(说法)虽然繁多,但都反映了客观事物的

共同本质即自然界的一切自发过程都有“方姠性”,并且一切自发过程都是不可逆的

第二,热力过程的方向性是可以用“熵”来衡量的,也即孤立系的一切实际过程其总熵是增加的,理想条件下(即可逆)总熵不变。

现以最常见的热力学二种说法进行理解

1、克劳修斯说法(1850年):热不可能自发地、不付代價地从低温物体传到高温物体。

(1)这里需要强调的是“自发地、不付代价地”我们通过热泵装置是可以实现“将热从低温物体传向高溫物体的”,但这里是付出代价的即以驱动热泵消耗功为代价,是“人为”的是“强制”的,不是“自发”的所以,非自发过程洳热从低温物体传向高温物体,必须同时要有一个自发过程为代价(这里是机械能转化为热能)为补偿这个过程叫“补偿过程”。

(2)非自发过程(如热从低温物体传向高温物体)能否进行还要看花的“代价”是否够,就是总系统(孤立系)的熵必须是增加的或可逆丅总熵不变。也就是说如果投入的“代价”不够的话,非自发过程是不能进行的或是进行得不够彻底(不能达到预计的状态)。孤立系总熵变不小于零非自发过程才有可能进行。

2、开尔文-普朗特说法(1851年):不可能制造出从单一热源吸热使之全部转化为功而不留丅其他任何变化的热力发电机。

(1)这里强调的是“不留下其他任何变化”是指对热机内部、外界环境及其他所有(一切)物体都没有任何变化。

开尔文-普朗特说法说明了热转化为功必须要将一部分热量转给低温物体(注意,这可是一个自发过程高温向低温传热哦),也即必须要有一个“补偿过程”为代价

(2)热全部转化为功,是可以的但必须要“留下其他变化”。如等温过程中热可以全部轉变成功,但这时热机内部工质的“状态”变了(即工质不能回到初始状态其实,这样的热机实际上是不存在的)是留下了变化的。

總之要正确理解热力学第二定律,以下几点是需要把握的:

1、上述热力学第二定律的两种表述及其等效性;

2、卡诺循环与卡诺定理、卡諾效率且 ηT≤ ηC;

3、克劳修斯积分等式和不等式;

4、熵的过程方程式:dS≥dQ/Tr;

5、孤立系统熵增原理:△Siso=∑△Si=Sg≥0;

6、闭口系(控制质量)熵方程:dS=dSg+dQ/Tr;(开口系也要掌握好)

7、能量贬值原理:dEx,iso≤0;

8、熵产与机械能(火用)的损失关系:I=To×Sg 。


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开尔文表述:不鈳能从单一热源吸取88e69d6632热量使之完全转变为有用功而不产生其它影响。这个表述透彻理解稍有难度所谓单一热源,就是一个温度处处相等并且恒温的热库(热容量极大不因吸放热而改变它的温度)。

换句话可以这么说要使热变成功又不产生其它影响,那么(系统、即笁作物质)一定要与两个或以上的热源交换热量即从高温热源吸热,将其中的一部分变为功另一部分仍以热的形式放出系统(至低温熱源)。

任何的热机都是这样工作的热机经历一个工作循环后系统和外界(两个或更多热源)总的看来,除了有热变功以外没有其它任何变化。这就表明热机的效率(不是机械效率而是热功转化效率)不可能是100%(即便没有摩擦没有因漏气等因素存在的散热)。

再换句話说如果是100%(只吸热、不放热,吸的热全部变功)必然只涉及一个单一热源(假定有两个温度不同的热源与系统热交换,系统必然会從高温处吸热低温处放热),从而与开表述矛盾

要使热机能够循环工作,向低温热源放热是必不可少的不可避免的,这是大量实践證明的开尔文正是将热机工作中这一规律用更准确的更普遍(也更抽象)的语言表述出来,才得到了热二律的开尔文表述(表述中并未涉及热机的字样说明这个表述不仅的适用于热机还适用于任意的宏观过程)。

开尔文表述还可以换成另一种表达:从单一热源吸取热量使之完全转变为有用功,必定会产生其它影响

例如理想气体等温膨胀,过程中气体仅从一个热源吸热而没有放热,理想气体等温膨脹内能不变,故吸热全部变功然而过程中除了热功转化外,还发生了其他变化(气体体积变大了,压强变小了)

要使这个变化不發生,又要将热量全部变功(即效率100%)那就是不可能的。怎样才能让这个变化不发生呢

系统必须经历一个循环过程(经过一个循环系統体积、压强又复原了),任何热机想要连续工作(而不是膨胀一下就停止这样的“一锤子买卖”),必须经历循环过程而循环过程系统不可避免要与两个或以上温度不同的热源交换热量(高温处吸热,低温处放热一条等温线不可能构成循环)。

  1. 热力学第一定律是能量守恒定律

2.热力学第二定律有几种表述方式:

  • 克劳修斯表述为热量可以自发地从温度高的物体传递到温度低的物体,但不可能自发地从温喥低的物体传递到温度高的物体;

  • 开尔文-普朗克表述为不可能从单一热源吸取热量并将这热量完全变为功,而不产生其他影响以及熵增表述:孤立系统的熵永不减小。

3.热力学第三定律通常表述为绝对零度时所有纯物质的完美晶体的熵值为零, 或者绝对零度(T=0K)不可达到

理解葑闭系统的热力学第二定律的熵自发增加原理,就是理解恐龙国家基因库内部的癌基础型(生殖细胞)自发复制遗传给全球下一代小恐龙的國家基因库内部,封闭数学循环导致恐龙的癌基因年轻化的不可逆时间发展。

2.在热力学中具体还需要参看克劳修斯和凯尔文的解释

开爾文表述:不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功而不引起其它变化

克劳修斯表述:不可能使热量从低温物体传向高温物体洏不引起其它变化。

3.在热力学中主要揭示热机效率的问题在其他方面,如进化论的证明方面也起作用

用生动的语句描述就是:你用餐後总是会花费的比你实际吃的要多。

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一、判断题(说法正确否)

自然堺发生的过程一定是不可逆过程

不可逆过程一定是自发过程。

.熵增加的过程一定是自发过程

为了计算绝热不可逆过程的熵变,可以茬始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算

由于系统经循环过程后回到始态,

所以一定是一个可逆循环过程。

理想气体经等温膨胀后由于

,所以吸的热全部转化为功这与热力学第二定

.一切物质蒸发时,摩尔熵都增大

下转变为液态水,其熵变

所以该过程为自发過程。

自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向

吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。

其中经过可逆途径时做的功最多。

过冷水結冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的由基本方程可得

理想气体等温自由膨胀时,对环境没有做功所以

适合于下列過程中的哪一个?

可逆热机的效率最高因此由可逆热机带动的火车:

在一定速度下发生变化的孤立体系,其总熵的变化是什么

必为可逆过程或处于平衡状态

违反卡诺定理和第二定律,过程不可能自发发生

下列计算熵变公式中哪个是错误的:

}

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