物理化学：耗散结构的研究成果

2023-11-23 理论教育版权反馈

【摘要】：一个远离平衡的开放系统，当某些参量或约束条件超过某一國值时，系统的不同组分间存在非线性的相互作用，从原有的无序状态转变为时间上、空间上或功能上的有序状态，此即耗散结构。因此，负熵流是形成耗散结构的必要条件。耗散结构出现于当某些参量或控制条件超过某一临界值（國值）时，系统产生自组织现象。

一个远离平衡的开放系统（力学的、物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统），当某些参量或约束条件（如化学反应亲合势、温度梯度、化学势梯度等）超过某一國值时，系统的不同组分间存在非线性的相互作用，从原有的无序状态转变为时间上、空间上或功能上的有序状态，此即耗散结构。换言之，是在开放和远离平衡的条件下，在与外界环境交换能量和物质的过程中，通过能量耗散过程和内部的非线性动力学机制来形成和维持宏观的时空有序结构。地球表面的自然地理系统、生态系统和人类生态系统是三大耗散结构，而且也是人类获得负熵物质，维持高度智能的低熵状态的有序环境。

耗散结构应当具有以下几个特征：

（1）耗散结构形成于开放系统中，它要靠外界供给能量和物质才能维持。因此，负熵流是形成耗散结构的必要条件。

（2）耗散结构出现于当某些参量或控制条件超过某一临界值（國值）时，系统产生自组织现象。

（3）耗散结构具有规律的时空结构。

（4）耗散结构虽远离平衡态，但又是稳定的，它不受任何小扰动的破坏，因此，远离平衡态区系统的组织现象是宏观稳定的时空有序结构。

总而言之，生命的发生、物种的进化、宇宙的演化都是从低级到高级，从无序到有序、从无结构到有结构的方向进行。这种进化规律与热力学第二定律所决定的进化规律并不矛盾，而且统一在一个更为广泛、更为普遍的拓广的不可逆过程热力学或非平衡态热力学之中，而耗散结构理论正是为这种拓广了的非平衡态热力学提供了重要依据。(www.chuimin.cn)

思考题

1.根据标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧焓的定义，试确定：

（i）固体碳C（石墨）的标准摩尔燃烧焓应为何种物质的标准摩尔生成焓？

习题

（答：T = 2883K，或t=2610℃）

物理化学：耗散结构的研究成果

相关推荐