可逆与不可逆是矛盾的对立统一——兼批“热寂说”、讨论热力学第二定律

热力学第二定律是一条自然规律,它是于1850年和1851年由克劳胥斯和开尔文分别在卡诺循环的基础上总结出来的。热力学第二定律的克劳胥斯说法是:“不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响。”开尔文说法是:“不可能从单一热源取热使之完全变为有用的功,而不产生其他影响。”这两种说法意义相同,只是表述形式不同。一百多年来,还没有发现违反热力学第二定律的事例。在建立热力学理论体系的过程中,出现了“宇宙热寂说”。1865年克劳胥斯提出了“宇宙的熵趋于极大值”的荒谬结论。1867年他进一步说:“当熵达到它的最大值时,宇宙就不可能再发生任何大的变动,将处于某     

宇宙热寂说的要害是什么?——兼评热力学第二定律

自从上世纪中叶发现热力学第二定律以来,围绕所谓“宇宙热寂说”的斗争就始终没有停止过。克劳胥斯等人宣称:根据第二定律,宇宙的熵趋于极大值,宇宙中的一切能量最终都将退降为热能,而热能又趋于均匀分布,到达所谓热平衡以后,宇宙中的一切宏观过程就都停止了。用克劳胥斯自己的话说就是:“这时宇宙就会进入一个死寂的永恒状态。”即整个宇宙将以热寂而告终!这显然是一种危言耸听的反动谬论,它迎合了宗教关于“上帝创世”与“世界末日”的迷信妄说,反映了没落的剥削阶级预感到自己行将灭亡时的惶恐     

正确评价热力学第二定律

“热寂说”的出笼和热力学第二定律是有密切联系的。为了彻底批判“热寂说”,必须以马克思主义哲学为指导正确评价热力学第二定律。热力学第二定律是不是一条普遍的自然规律?如果它包含了合理的内容,为什么不能外推到宇宙?物质运动到底是可逆的还是不可逆的或者是二者的对立统一?这些都是值得深入研究的问题。现谨就《化学通报》1975年第6期的讨论谈谈个人的看法,和同志们商榷。我们认为:伟大的革命导师恩格斯批判“热寂说”的有关论述,是正确评价热力学第二定律的准绳,是既不能违背也不能曲解的。     

对立统一规律也是热现象中的一般规律

编辑同志:读了贵刊关于热力学第二定律的两篇文章(《熵与混乱度》、《热力学第二定律从物理说法导出数学说法》,1974年第5期),有些看法。这两篇文章毫无批判地向我国读者介绍西方科学家的这些观点,是不适宜的。毛主席早就教导我们,对于一切外国的东西,必须“把它分解为精华和糟粕两部分,然后排泄其糟粕,吸收其精华,……决不能生吞活剥地毫无批判地吸收。”(《新民主主义论》)毫无疑问,对于化学知识方面,我们也应当采取这一正确的方针。克劳胥斯(Clausius)对热力学第二定律所做的片面概括和推论,对于读过《自然辩证法》的同志来说,是熟悉的。恩格斯尖锐地指出:“克劳胥斯的第二原理等等,无论以什么形式提出来,都不外乎是说:能消失了,如果不是在量上,那也是在质上消失了。熵不可能用自然的方法消灭,但可以创造出来。宇宙钟必须上紧发条,然后才走动起来,一直达到平衡状态,而要使它从平衡状态再走动起来,那只有奇迹才行。”(《自然辩证法》261页)克劳胥斯不承认自然界运动形式的质的多     

对熵的教学问题的补充意见

对热力学第二定律的教学问题,笔者在前年曾发表了一些意见。读了列文和徐光宪先生的二文,更感到兴趣。因之也想再发表一些粗浅的补充意见。首先,为什么学生对热力学第二定律会感到困难呢?我觉得主要是因为对第二定律解决什么问题,和熵这一概念如何能解决这些问题,没有很突出而明晰地明确起来。因之觉得熵达一概念很神密,而感到困难。如果将这些问题搞清楚,可能对第二定律的了解和应用有所帮助。     

关于热力学平衡判据的一些看法

根据热力学第二定律来判断系统的平衡态时,常用的判据有三个:熵判据、亥姆霍兹函数判据(最小亥姆霍兹函数原则)和吉布斯函数判据(最小吉布斯函数原则)。由于后两个判据可以看成是熵判据的推论,需要加以讨论的就是一个熵判据。在现行物理化学教材中,由于导出熵判据时未把“可逆过程”与“平衡态”这两个     

电子对并不是“忠诚的伴侣”

有人为了便于说明化学键形成的本质,把电子对称为“忠诚的伴侶”。我们觉得这样的提法有很大的缺点,实际情况并非如此。大家知道,当在一个轨道中已经填充了一个电子后,如果第二个电子也要进入这个轨道与第一个电子配对,它们之间并不是相互吸引而是相互排斥,因此当第二个电子进入轨道时就必须克服它们之间的相互排斥作用,所需要的能量叫做成对能。成对能是正值,这说明体系的能量不仅未因电子配对而降低,却反而会升高。     

我对于教“阿佛加德罗定律”的教法

阿佛加德罗的定律:“在同温同压下,无论那一种气体,只要体积相等,那末其中的分子数必定相等”。学生们对於这一条定律很难体会,而且不能深刻的了解,因此空费了许多时间和脑力也不易搞通。如用动能来说明则物理尚未学到,就是学到亦不能灵活的应用;如以分子问的距离来说明,则又感到太抽象。虽然老师们可以说你们到了大学时也会重读的,那对於学生们的帮助就不够了。     

高分子物理本科教学之我见

高分子物理是一门物理课,其内涵为高分子物质的结构、结构演变与各层次结构单元的运动规律,而非聚合物的"结构与性能"关系.这门课为解释结构与性能关系提供基础概念与理论,但不是"结构与性能"关系本身.这样的定位决定了高分子物理课不应采用系统教学法,而应当采用逻辑教学法,即从一个不证自明的公理(逻辑起点)出发,沿着一条主线,依次导出、建立全部理论体系.在高分子物理中,这个逻辑起点就是长链结构,主线就是熵弹性.故该门课程应按熵弹性这条主线展开.对现行高分子物理课程内容进行分析,大多数内容均可用熵弹性的主线串起来,另外少部分内容也与熵弹性有密切关系.应根据这两点对现行课程体系与教学方法进行改造,为课程各项内容之间建立逻辑关系,方便学生的学习与应用.     

理想气体绝热过程方程的4种推导*

物理化学的一个重要魅力是公式的交互关联性。以理想气体绝热过程方程为例,详细地叙述了如何从热力学第一定律、熵差计算公式、偏微分和全微分等4个不同的起点出发,利用必要的热力学关系,最后到达相同的终点的推演过程。     

密度泛函活性理论中的Rényi熵, Tsallis熵和Onicescu信息能

根据密度泛函理论,分子的电子密度确定了该体系基态下的所有性质,其中包括结构和反应活性.如何运用电子密度泛函有效地预测分子反应活性仍然是一个有待解决的难题.密度泛函活性理论(DFRT)倾力打造这样一个理论和概念架构,使得运用电子密度以及相关变量准确地预测分子的反应特性成为可能.信息理论方法的香农熵和费舍尔信息就是这样的密度泛函,研究表明,它们均可作为反应活性的有效描述符.本文将在DFRT框架中介绍和引进三个密切相关的描述符, Rényi熵、Tsallis熵和Onicescu信息能.我们准确地计算了它们在一些中性原子和分子中的数值并讨论了它们随电子数量和电子总能量的变化规律.此外,以第二阶Onicescu信息能为例,在分子和分子中的原子两个层面上,系统地考察了其随乙烷二面角旋转的变化模式.这些新慨念的引入将为我们深入洞察和预测分子的结构和反应活性提供额外的描述工具.     

我是怎样讲阿佛加德罗定律的

高中二年级要讲的阿佛加德罗定律,是比较难讲的一课,在教材上,对这个定律的讲法,首先是说明任何一定体积的气体中所含有的分子数,不决定于分子的大小,而决定于分子的距离。继续说明在温度与压力相同的情况下各种气体分子间有相等的平均距离。从而得出“同体积的任何气体,在相同状况下,含有相同数的分子”的结论。这种讲法有它的好处,避免用公式推导。同时,因为高中化学上讲阿佛加德罗定律主要是为了对此定律的应用而不是推导证明,所以教材上这样处理是有它的理由的。但是,对于高中二年级的学生来说,这种讲法是不能满足他们的要求的,他们必然会问:怎样知道在相同状况下各种气体的分子间有相等的平均距离呢?这个问题如不予解答,则必然会使学生不能相信这一定律的正确性,同时,只是这样生硬的交待,思想性也是不强的。去年我讲到这个定律时,以推理的方法使学生认识阿佛加德罗定律的正确性,现在我介绍出来与同志们讨论。     

关于二元溶液中组分蒸汽压与理想溶液偏差的讨论

某些物理化学教科书中提到“二元溶液中如果一个组分与Raoult定律发生正偏差,则另一组分也一定是正偏差;反之亦然。”其实,这种提法是没有热力学依据的,而且还存在许多实验事实与此相矛盾。     

《关于从质量作用定律引出化学平衡的问题》读后

读了胡永寿同志《关于从质量作用定律引出化学平衡的问题》一文,感到其中心论点是正确的,即:对于合成氨这样的催化合成反应,其反应速度的表示式不能简单地套用质量作用定律,而必须考虑其反应机理。我是从事合成氨生产工艺工作的,也愿趁此机会,就胡同志所论问题,谈一些自己的看法。在合成氨的反应过程中,反应速度最慢的一步(如氨的化学吸附)被认为是一个基元反应,质量作用定律对它是完全适用的,即:这一反应的反应速度与各反     

“宇宙热寂”的反动思潮必须批判

自从“热寂说”问世以来,用“科学”论证运动发展的停止和宇宙的毁灭,已深受神父和资产阶级的欢迎,因而大走红运而变得时髦,形形色色的变种不断出现。要回击这股资产阶级的反动思潮,就要首先弄清它的思想根源和阶级根源,才能铲除这个祸根。“热寂说”及其变种的思想根源和阶级根源“热寂说”发源于过程的不可逆性。不可逆性就是天然过程不能向相反方面转化。克劳胥斯的第二定律说法,实质是热传导过程的不可逆性,他认为在自然界中,热都是自高温物体向低温物体弥散,使自然界中的温差越来越小。传热过程若向相反方面转化,就会使自然界中的温差增大,不管它通过什么途径和方式实现,克劳胥斯认为它都是非自发的,都必须靠自然界以外的推动才能进行。因此,克劳胥斯把他的第二定律表述成:“自然界中不可能有一个过程或一连串的过程,其效果只是将热量由较冷的物体传达到较热的物体(而不引起其他的变化)。”而开尔芬第二定律说法,相当于摩擦生热过程的不可逆性,即自然界中的功总是不断地退降为热,热是各种能量形式的归宿。因此,第二定律被称为能量的退降和弥散的定律。这样一来,     

气体分压定律演示实验的改进

分压定律是普通化学教学中的一个难点,为了提高教学效果,已有的一些演示实验有一点不足,就是不能做到保持体积不变的情况下读得组分气体的分压。虽然体积改变的相对量不大,但这样会引起对分压概念的错误理解。     

熵理论指导下的化学开放性教学模式探究

熵定律这一自然界的重要定律也被认为是“一种新的世界观”。熵是一个不断被深化与泛化的概念。教学过程也是不断从低级有序向高级有序转化的过程,即是从“高熵”走向“低熵”。用熵理论指导开放性教学模式,以“化学能转化为电能”为例进行课堂教学,从低级有序状态到非平衡态,输入新的教学手段、教学方式--涨落,通过非线性作用达到新的高级有序阶段。为学生的学习创造了一个广阔的思维空间和全方位、多层次、多渠道的学习环境。     

化学命名法和化学符号的由来

一、从现在的化学元素名称谈起我们现在谈一谈化学元素和化合物是怎样命名的?这个问题是我们大家都感兴趣的。成千上万种元素和化合物的名称不是很难记住吗?我们的中学生不是在埋怨“化学是第二外语”吗?可是如果懂得了每一个名称的含意,恐怕就比较容易记些。     

最大熵法分析寡聚核苷酸链内碰撞的荧光相关光谱

准确地由荧光相关光谱(FCS)的实验数据提取动力学信息一直是一个挑战. 本文对比了三种主要的方法: 依赖于模型的多指数函数法, 经验的拓展指数函数法和不依赖于模型的最大熵法. 多指数函数法的物理意义直接但在复杂体系中难以应用和解释. 拓展指数函数法简单易行但其物理意义含混不清. 最大熵法不依赖于具体的物理模型但拟合结果对实验噪音很敏感. 经研究我们发现一个好的选择是将最大熵法和多指数函数法结合在一起使用. 对寡聚核苷酸链内碰撞荧光相关光谱的研究发现, 在单链DNA中可以形成碱基对时, 有两个并行的链内碰撞反应. 以前的拓展指数函数法分析则不能提供这样的信息. 我们建议在荧光相关光谱研究中审慎地使用最大熵法.     

关於“对教物理化学课程中热力学基础的几点意见”一文的意见

热力学基础是物理化学课程中重要的部分。但目前关于这一部分的讲授有着不同的方式。我们读了吴澄铠同志的文章(化学通报1954年10月号)后,有一些不很成熟的意见,希望英澄铠同志和其他同志指教。 (1)吴澄铠同志在该文第(一)项“关于第一定律的实验根据问题”中,提到:“将第一定律的数学公式(即(△μ=q-A)和它的实验根据用严密的逻辑结合起来”这一问题,所用的方法是:“首先从历史上找寻恒动机失败的经验,来说明能量不能够从无中生出来,但是这还不能令人信服,因为以往做不出来,将来也许还可以做出来。直到焦尔的实验证明了能量消失时必然有热生出来,而且消失的能量和生出的热量的比,在不同的情况下,都保持同一的常数。这样才说明热量也是能量的一种,并