半透膜导致系统熵减小
A. 为什么封闭系统中熵不可减少仅仅是实验结论还是理论也支持的
熵,用来表示体系能量的平衡程度。能量分布越均衡,熵就越大。
封闭体系,只存在于理想之中,因此熵增加理论(即你说的不可减少)是无法被证明的,是抽象思维的产物。
所谓抽象产物,最简单的例子可参考伽利略推导惯性定律的理想实验。
可以参考生活经验。比如你把两个铁块,一冷一热相接触。然后将它们与外界完全隔绝,热量会从温度高的传递到温度低的,最终两铁块温度相等。其实这个理想实验就是结合生活经验,加入理想条件之后的理性分析产物。如果你某天发现了自然状态下,热量从温度低的铁块传递到了温度高的铁块中去,从而温度高的更高,低的更低,那么理论就被推翻了。
所以这个理论不能被证明,但是可以理解对不?它在被反例推翻之前,是可以被当做一种规律应用的。
封闭系统中的状态,总会朝着使系统最稳定趋近,此时能量最低,分布最均衡。根据熵的概念,封闭系统若自然发展,总会朝着熵最大值发展,而不会倒过来(减小)。
比如你在碗里放了个小球(地面),根据熵的定义,小球在碗底的时候,碗和小球组成的系统熵最大,比小球在碗边沿的时候(熵最小状态)更大。若小球初始位置在碗的边沿与碗底之间,那么它经过N次上下滚动之后,必然会停到碗底(即熵增大),而不是最终停在碗边沿(即熵减小)。
没看懂请追问。
B. 若系统与环境不绝热, 系统熵减小. 熵增原理说熵只增不减, 这却减小, 是不是矛盾
熵增原理说的是孤立系统熵增加.如果不绝热那么考虑熵增原理应该把系统与环境共同看成一个孤立系统,这个系统的熵必然是增加的.换句话说,你说的这种情况,系统熵减小A,环境熵增加B,那么必然是B>A
C. 系统熵减少的过程不能实现的是错还是对
这个说法是错误的,这是题目是想让你混淆这个命题——[]封闭系统]的熵减少的过程是不能实现的,如果这么说就对了。
熵是指的系统的不稳定的状态,一种无序的程度。理论上,熵是不断增大的,也就是从有序趋于无序,从高能到低能一种过程。
你可以这么理解,你有一间房子,你不管它,它会越来越乱,这样熵就增大了,但是你整理后,就整齐了,熵就减少了,房子的熵减少,是因为你为之输入了额外的能量
熵,用来表示体系能量的平衡程度。能量分布越均衡,熵就越大。 封闭体系,只存在于理想之中,因此熵增加理论(即你说的不可减少)是无法被证明的,是抽象思维的产物。 所谓抽象产物,最简单的例子可参考伽利略推导惯性定律的理想实验。 可以参考生活经验。比如你把两个铁块,一冷一热相接触。然后将它们与外界完全隔绝,热量会从温度高的传递到温度低的,最终两铁块温度相等。其实这个理想实验就是结合生活经验,加入理想条件之后的理性分析产物。如果你某天发现了自然状态下,热量从温度低的铁块传递到了温度高的铁块中去,从而温度高的更高,低的更低,那么理论就被推翻了。 所以这个理论不能被证明,但是可以理解对不?它在被反例推翻之前,是可以被当做一种规律应用的。 封闭系统中的状态,总会朝着使系统最稳定趋近,此时能量最低,分布最均衡。根据熵的概念,封闭系统若自然发展,总会朝着熵最大值发展,而不会倒过来(减小)。 比如你在碗里放了个小球(地面),根据熵的定义,小球在碗底的时候,碗和小球组成的系统熵最大,比小球在碗边沿的时候(熵最小状态)更大。若小球初始位置在碗的边沿与碗底之间,那么它经过N次上下滚动之后,必然会停到碗底(即熵增大),而不是最终停在碗边沿(即熵减小)。
D. 为什么一旦有了半透膜,渗透压就会产生并且为什么不用压强平衡来解释
比如半抄透膜的左侧是清水,右侧是糖水,清水中单位体积里的水分子数量要多于糖水中单位体积里的水分子数量,这个差别正是渗透的动力。因为水分子可以自由穿越半透膜,就单个水分子而言,它从清水进入糖水的平均速度等于从糖水进入清水的平均速度,但对众多的水分子而言,由于清水中水分子更密集,所以总的来说,清水进入糖水中的水分子更多,此即渗透。
假设开始时左右两侧等高。因渗透,右侧高度不断增加,左侧相反,但这不会一直进行下去,因为:1)右侧液面高出左侧的部分中的水会跑到左侧清水中,相反的过程则完全没有;2)两侧都有液体的部分,同一水平面上,糖水的压强高于清水的,这一压强差会加大单个水分子从右到左的平均速度,而减小单个水分子从左到右的平均速度……
总之,渗透压的关键是分子数密度的不同而导致的众多分子的总体速度的不同,而普通压强的关键是重力所导致的压强差而影响到的单个分子的平均运动速度。
E. 孤立系统熵值可以不变吗 热力学第二定律指出一个热力学系统的伤值不会减小,那么可以不变吗
热力学第二定律明确的说明了,只是不会减少.
可以增加的,可逆则熵值不变,不可逆则熵值增加.
例如:绝热不可逆的化学反应熵就是增加.
F. 关于半透膜的问题
水分子逆浓度差,来顺水势差移动自,动力即由水势提供,水势:一定条件下单位体积内全部水分子具有分子势能的总和,在条件不变时,水势取决于单位体积内水分子的多少,所以,水分子由低浓度移向高浓度一侧,高浓度侧水面不再上升时,两侧水势相等,水分子进出处于平衡状态,高浓度侧单位体积内,水分子少,但水势相等是由于,压强增大了,即两边的条件不同。
G. 在光合作用过程中植物的熵减小了,这是否违背熵增加原理
不违背熵增加原理。
在孤立系统内对可逆过程,系统的熵总保持不变;对不可逆过程,系统的熵总是增加的。这个规律叫做熵增加原理。这也是热力学第二定律的又一种表述。
植物的生长和能量转化过程是一个不可逆过程,因而植物的熵是增加的。但光合作用产生的能量又提高了植物体内部的有序程度,使植物体内的熵减小。这个过程表面上看起来违反了热力学第二定律,但实际上并没有。
原因就是“光合作用”。
光合作用是利用阳光中的能量,把二氧化碳和水转化为含碳有机物,并把光能转化为有机物中的化学能。即:在光合作用过程中,有外界能量的输入。
看熵增加原理:在孤立系统内,对不可逆过程,系统的熵总是增加的。
这个原理的前提就是“在孤立系统内”。那么植物的光合作用是“孤立系统”吗?显然不是,因为有外界能量的输入,因而不是孤立系统,那就不适用熵增加原理。
也可以这样理解,阳光通过光合作用,给植物输入了负熵。输入的负熵不但抵消了植物生长产生的熵,而且还有剩余,并以有机物的形式积累在植物体内,减小了植物的总熵。
看一下比利时物理学家伊利亚.普里高津的非平衡态热力学理论,讲的就是这个。
H. 系统熵增大(减小)的过程可以是放热(放热)过程,对吗
不一定.因为反应放热,所以体系的焓一定减小.但体系的熵不一定增大,因为只要体系和环境的总熵增大反映就能自发进行.而放热反应会使环境获得热量,熵增为ΔH/T.体系的熵也可以减小,只要减小的量小于ΔH/T,总熵就为正,反应就能自发进行.
I. 系统熵增大(减小)的过程可以是放热(放热)过程,对吗
不一定的,因为热量并不是熵的唯一表现形式。但是,在一个孤立的封闭的体系中,熵的增大会表现为热量升高,如:热寂。在物理意义上讲,熵就是无用功,是能量的损耗。如:电风扇发热。
J. 半透膜允许离子和小分子自由通过,生物大分子不能通过。这过程未消耗能量,但熵减少了
自发的过程往往复遵循熵增原理。即制是,在绝热条件下,一切可能发生的实际过程都使系统的熵增大,直到达到平衡态。
何不试着这样理解:
这个问题涉及的熵改变跟大分子物质根本无关,由于大分子物质是在这个过程中不移动的,我们可以考虑为相对静止。所以只需要考虑移动的小分子物质对系统熵值改变的影响。
而小分子移动势必打破系统原理为之构建的结构(比如水分子和小分子物质之间相互作用形成的结构)或者状态,那么混乱度势必增加,也就熵值增加。