就高中所學知識來看,穩態和平衡似乎都暗示事物趨於穩定狀態,而熱二又說明事物趨於混亂,該怎麼解釋?

時間 2021-06-02 16:58:34

1樓:屁屁

熵增不適用於非絕緣的單一體系。

考慮熵變的時候永遠需要考慮兩個體系,你研究的物件體系和其環境體系。

單一體系可能從混亂變得更穩定了,但是其環境體系肯定會從穩定變得更混亂。兩者結合才是真正的熵變。

你現在才只學到單一體系,勒夏特列原理適用於單一體系,並沒有研究它的環境體系。

2樓:uniquemiu

混亂不一定意味著不穩定。可以理解為熵增使得宇宙更加均勻。而能用勒夏特列原理解釋的現象一般也是達到了動態平衡,而不是靜態的穩定。

3樓:星界旅行者

在回答之前,先引用一段維納的話吧。

所有的系統都有穩定狀態,例如生命的系統。酶的穩定狀態就是失活,生命機體的穩定狀態就是死亡,所有的催化劑最終都會被分解。它們也許能改變反應的速率,但它們改變不了的是穩定狀態本身。

也許存在著這樣的麥克斯韋妖,它能夠調節反應,但它並不是穩定的,終有一天會死亡。

回到問題本身。

讓我們設想這樣一種情況

A地中有兩種狀態的人,結婚的和離婚的,假設這個系統是封閉的(即沒有人出生也沒有人死亡。),結婚率和離婚率是恆定的,結婚率百分之a,離婚率百分之b。

顯然,這個系統最終會走向穩定狀態,即結婚人口和離婚人口的比例一定,這又叫做平穩馬爾科夫分布。然而,這並不意味著這個系統中的每乙個人是狀態固定的。老王今年結婚了,明年又離婚了。

後年他還可以結婚。

而資訊理論中甚至認為「熵可以隨著時間減小」但這一切都取決於你如何看待熵。

給定A,B,C,D四個包,分布為0,0,0,4的時候,隨意拿出乙個石頭,你當然可以馬上確認這是D的,但前提是你必須知道這個分布。如果你不知道這個分布,僅僅給你說「石頭有四塊」再告訴你標準差,讓你猜分布,你馬上就抓瞎,如果分布是1,1,1,1的時候,知道標準差為零,總量為四,你卻可以馬上算出分布,但隨機拿出一塊石頭,你馬上又抓瞎。

這一切,都取決於你如何看待熵這個概念。是站在巨集觀還是微觀,是去猜具體的粒子狀態還是宇宙的狀態。

Ps:對於N維狀態的馬爾科夫過程,我們可以使用矩陣代數求解,當然如果是連續過程,需要找它的李雅普諾夫函式,而玻爾茲曼熵就是玻爾茲曼方程的乙個李雅普諾夫函式。

4樓:

生命的本質就是反抗熱力學第二定律描述的那種混亂狀態。如果生物死亡,那就會按照物理學描述的那樣自發變為混亂狀態。所以不能用熱二來理解生命的有序性。

然後至於勒夏特列原理和熱二,勒夏特列原理描述的是乙個體系在受到外界干擾的時候會做出的反應,而熱二說的是在這個體系中會趨向於混亂狀態,也即是穩定狀態。乙個是體系受到外來干擾,乙個是體系內自發形成。

5樓:關心細節的魔鬼

事物在沒有外界能量輸入的情況下,永遠是趨於熵增加的,也就是越來越混亂

很好理解,沒有打掃,單身狗的家裡只會越來越亂,哈哈

生命體,相對周圍環境而言,都是更有序的。維持有序(活著)和增加有序(長大),都需要更多的攝入能量(吃)

6樓:球創創

這裡高二

我想說.....

題主你問這問題之前....

課本內容掌握清楚了嗎┬—┬ ノ( ' - 'ノ)人教版生物課本必修3第95頁右上角

7樓:

1.在問任何乙個問題前, 最好先查查字典, 明確一下裡面每個詞的含義, 尤其在你這個問題背景(context)下的含義, 詞的含義是有特定作用域的, 離域無效.還包含引用的各個定理的適用範圍(適用域或稱作用域),每個詞在不同的背景下都有著不同的含義

2. 所有問題都請標明前提, 以及觀察者的視角(以何為參照系), 尺度(巨集觀還是微觀), 其實這個視角問題還是作用域和參照系問題

你引用了乙個化學原理, 這個原理基於化學反應過程,這個原理的視角和關注點基本都在外層電子交換上, 這個定理裡所用的詞, 什麼平衡, 過程,條件, 講的都是關於這個電子交換的過程,

相應的熱2則表述的不是那些需要大量電子交換的物理過程, 它只關心這個過程粒子的熱力學特性

兩個不同視角下的觀點, 你硬是要套乙個統一結論?

小張說每天他都看到公司裡人聲鼎沸, 業務繁忙, 結論:公司前景良好

老王說每天他看到公司裡就寥寥無幾的兩三人,還懶懶散散, 結論:公司一定快倒閉了?

真相是: 小張是pm, 老王是負責晚上關門關燈的清潔工.

如果你試圖只用乙個視角就能觀察到事物的方方面面, 搞個絕對真理, 我建議你買本 Holly Bible了解一下?

8樓:靈者

最簡單的說法,就是熱二的混亂和勒夏的穩定,達到的都是同一種效果,幾種物質在某一條件下最穩定的混合方式。前者是通過反應,後者是通過混合

9樓:

既然題主要的是通俗化的答案,那就盡可能地避免一些高中知識體系之外的專業詞彙吧

其實樓主的問題關鍵在於變化是趨向於「平衡」還是「混亂」。但就微觀而言,混亂(即熵增的結果)就是平衡的一種體現。以氣體擴散過程為例,擴散的結果是氣體在容器內均勻分布,即一種容器內各點相對平衡的狀態(具體分析建議參見@腦洞太大hold不住的回答),而微觀上,這正是熱力學第二定律所描述的熵增加的過程。

故二者的關係可以理解為「最混亂」即是一種「平衡」,所以趨向混亂即是趨向平衡。

10樓:拿來做菜的

其他回答都是學渣。

所有的熵增原理,啥有序無序,

都有乙個前提是孤立系統。

敲黑板,重點是孤立系統的判定。

高中的化學反應是孤立系統麼?

不是,是開放系統。

把它維持平衡態,沒毛病。

11樓:和風暮鼓

高中啊……混亂不代表不穩定。

emmmm通俗地講熵增(混亂度增加)本來就是一種趨向穩定的狀態。

如果某一溫度下平衡反應的熵增對反應方向的影響大於焓變對反應方向的影響的話,那麼這個反應就是以熵增為主的方式去到達一種溫度狀態。

比如常溫(加熱)下氯酸鉀被二氧化錳催化分解、超高溫度下水的分解等。

12樓:Luyoung

你是乙個喜歡思考的孩子,我感覺很欣慰。

其實,世界上一切的過程,無論是物理過程還是化學過程,都是有序(能量具體為化學是或者Jibbs自由能)與無序(熵)對抗的過程。

舉個例子:有乙個容器,中間被隔板阻擋,兩邊有A,B兩種理想氣體。當你把隔板去掉的時候,它們會混合起來。

這個過程其實是乙個自由的過程,為什麼說它自由呢?因為這個過個過程的速率方程,只需要簡單的數學概率統計就可以做出來。也就是說,這個過程並不是乙個熱力學過程,它是乙個完全數學化的隨機過程。

但是它同時又可以被熱力學過程描述,而且擴散速率方程計算結果和數學概率統計計算結果完全相同。熱力學計算結果表明,這個過程沒有熱效應。問題來了,當初的化學勢去哪兒了?

答案是:被熵吸收了。再從數學上來看,這個過程中,每乙個粒子向每乙個方向都有1/6的概率運動,統計一下就是在某乙個方面上運動的粒子的總數與粒子濃度剃度成正比。

有了這個關係,我們直接得到結論:這個容器裡面的粒子會趨向於均勻。這是數學上的結果。

再來看看不同濃度的糖水。當兩個不同濃度的糖水混合時,它們也會產生一樣的結果,即均勻。這個過程與上面的那個過程稍微不同,不同點在於:

這個過程牽扯到了能量的問題,並且這絕對是乙個放熱的過程。原因是儘管混亂度達到了最大,但是當初的化學勢或者吉布斯自由能並不能被熵完全吸收掉。糖分子與水分子結合時它們的能量會降低,而結合後的混亂度又增大了,而且降低的能量並不能被產生的熵吸收掉,所以產生了熱。

在這個例子中,水分子在每乙個方向上運動的概率並不是1/6,在面對蔗糖分子時它更傾向於向它運動。更靠近時可以看到它幾乎一定是往蔗糖分子運動的。

通過這兩個例子,可以看到熱力學第二定律的熵增定律就是對大概率事件必然發生的描述。也可以說,熱力學第二定律就是數學化的。與其說系統會熵增,不如說系統的每乙個組成會與其它組成達到等勢,或者說等勢會使得系統更穩定。

這也是數學概率的必然結果。

再來看看平衡。在乙個平衡系統中,系統中的每乙個單元與其它單元都是等勢的,也就是說,反應物與生成物之間的沒有能量差別。這沒有什麼可說的。

另外,你之所以困惑。是因為我沒有問你乙個問題。那就是:

趨向於最混亂時候的系統難道不是最穩定的嗎?系統達到平衡時不是最穩定的嗎?可見,不管什麼熵最大、平衡或者穩態,它都只是達到了等勢或者最穩定,根本原因是數學概率統計的必然結果。

忘了說乙個比較重要的點,巨集觀的無序是由資訊缺失支配的,微觀的無序大多是不確定性原理支配的,因為不確定原理必定讓你無法獲得確定的資訊。至於三體問題,目前還沒有定論,因為數學軌跡方程顯示它就是乙個混沌體系,無法被精確描述。我個人認為這或許和不確定性原理有關係。

理由如下:人類之所以無法預言三體軌跡,只是因為測量初始條件資訊科技不夠發達。無法做到完全掌握初始條件,進而無法描述三體混沌系統。

但對於恆星臨界質量不夠但能發光的問題,這顯然量子不確定原理在裡面起到了重大作用。

總之,熵增原理再宇宙中一定受到了量子效應的影響。

完注:不想寫乙個公式是因為怕你們失去興趣,另外我是學計算機的。

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