熵增原理與耗散結(jié)構(gòu)

1、 熵增原理 與耗散結(jié)構(gòu)福建省熱電行業(yè)協(xié)會 方桂平 與一鍋開水可以煮熟雞蛋一鍋開水可以煮熟雞蛋一池溫水永遠(yuǎn)不能一池溫水永遠(yuǎn)不能 能量守恒定律地球上有大量的海水，它地球上有大量的海水，它的總質(zhì)量約為的總質(zhì)量約為1.41.410101818t t， 只要只要這些海水的溫度降低這些海水的溫度降低0.10.1度，就度，就能放出能放出5.85.810102323J J的熱量，這相的熱量，這相當(dāng)于當(dāng)于18001800萬個核電站一年的發(fā)電萬個核電站一年的發(fā)電量。量。第二種永動機(jī)第二種永動機(jī)第二種永動機(jī)第二種永動機(jī)第二種永動機(jī)第二種永動機(jī) 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律（克勞修斯克勞修斯 德國德國 1822182

2、218881888年年） 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律 （開爾文（開爾文 英國英國1824-1907 1824-1907 ） 凝汽發(fā)電能流圖凝汽式抽汽凝汽式背壓式汽輪機(jī) 熵熵 18501850年，德國科學(xué)家年，德國科學(xué)家_ _克勞修斯克勞修斯首次提出熵的概念首次提出熵的概念 在熱力學(xué)中，熵是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)在熱力學(xué)中，熵是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù) S =dQ/T S =dQ/T或或ds = dQ/Tds = dQ/T 其中，其中，S S表示熵，表示熵，Q Q表示熱量，表示熱量，T T表示表示溫度。溫度。 該表達(dá)式的物理含義是：一個系統(tǒng)的該表達(dá)式的物理含義是：一個系統(tǒng)的熵等于該系統(tǒng)在一定過程中所吸收（熵等于

3、該系統(tǒng)在一定過程中所吸收（或耗散）的熱量除以它的絕對溫度?；蚝纳ⅲ┑臒崃砍运慕^對溫度。 熵增熵增只要有熱量從系統(tǒng)內(nèi)的高溫物體流向低只要有熱量從系統(tǒng)內(nèi)的高溫物體流向低溫物體，系統(tǒng)的熵就會增加：溫物體，系統(tǒng)的熵就會增加：S =dQ1/T1+dQ2/T2S =dQ1/T1+dQ2/T2 假設(shè)假設(shè)dQ1dQ1是高溫物體的熱減量，是高溫物體的熱減量，T1T1是其絕對溫度；是其絕對溫度； dQ2 dQ2是低溫物體的熱增量，是低溫物體的熱增量，T2T2是其絕對溫度，是其絕對溫度，則：則：dQ1 = -dQ2dQ1 = -dQ2，T1T2T1T2于是上式推演為：于是上式推演為：S = |dQ2/T2|-S

4、 = |dQ2/T2|-|dQ1/T1| 0|dQ1/T1| 0熵增是一個自發(fā)的不可逆過程熵增是一個自發(fā)的不可逆過程 能量守恒能量守恒 但品位下降但品位下降 火力發(fā)電火力發(fā)電-損失約損失約60%60%的低位的低位熱能，才將熱能，才將40%40%高位熱能轉(zhuǎn)化為電（高位熱能轉(zhuǎn)化為電（功）。功）。 水泥水泥-將有活性的石灰石變成將有活性的石灰石變成沒有活性的混凝士。沒有活性的混凝士。 塑料塑料-將有大量化學(xué)能的石油將有大量化學(xué)能的石油變成少能量的塑料。變成少能量的塑料。Q Q 鋼鐵鋼鐵- 從有序到混沌從有序到混沌 （ 克勞修斯 ）u物質(zhì)不滅、品位降低物質(zhì)不滅、品位降低u能量守恒、質(zhì)量下降能量守恒、質(zhì)

5、量下降u（-273-273）沒有溫差，世）沒有溫差，世 界趨于寂靜界趨于寂靜-熱的靜寂熱的靜寂(heat death)(heat death) 有序有序 混沌混沌u植物生長植物生長u生命成長生命成長 耗散結(jié)構(gòu)耗散結(jié)構(gòu) （ 普利高津 比利時19172003 ）u開放系統(tǒng)開放系統(tǒng)u遠(yuǎn)離平衡態(tài)遠(yuǎn)離平衡態(tài)u非線性作用非線性作用u漲落導(dǎo)致有序漲落導(dǎo)致有序 從混沌到有序從混沌到有序 （比）普里戈金、（法）斯唐熱（比）普里戈金、（法）斯唐熱 ）u生命科學(xué)生命科學(xué)u社會科學(xué)社會科學(xué) 生命與熵生命與熵 生命的成長生命的成長_負(fù)熵流負(fù)熵流 生命的平衡生命的平衡_ （正負(fù)熵的平衡）（正負(fù)熵的平衡） 生命的衰竭生命的

6、衰竭_(dá) 疾病疾病 生理失調(diào)生理失調(diào) （熵增）（熵增） 生命的整個過程是熵增的結(jié)果。生命的整個過程是熵增的結(jié)果。企業(yè)的生命周期企業(yè)的生命周期 創(chuàng)業(yè)期創(chuàng)業(yè)期 成長期成長期 成熟期成熟期 衰退期衰退期從有序到混沌從有序到混沌能源 熵增不可逆熵增不可逆 但可以延緩但可以延緩 熵增不可逆熵增不可逆 但必須延緩但必須延緩節(jié)能減排節(jié)能減排 循環(huán)經(jīng)濟(jì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展 熵增不可逆熵增不可逆 但可以延緩但可以延緩u熱電聯(lián)產(chǎn)：熱電聯(lián)產(chǎn)：減少冷源損失，減少冷源損失，提高熱功轉(zhuǎn)換效率。提高熱功轉(zhuǎn)換效率。u資源綜合利用：資源綜合利用：減量化處減量化處理，資源化利用。理，資源化利用。 熵增不可逆熵增不可逆 但必須延緩但必須延緩建議建議u節(jié)約用電、合理用電節(jié)約用電、合理用電u工業(yè)鍋爐節(jié)能環(huán)保工業(yè)鍋爐節(jié)能環(huán)保 綜合提升行動綜合提升行動 有序有序 混沌混沌u從有序到混沌從有序到混沌u從混沌到有序從混沌到有序 社會組織 朝鮮：超穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，超振蕩狀態(tài)朝鮮：超穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，超振蕩狀態(tài) 前蘇聯(lián)：一夜傾覆前蘇聯(lián)：一夜傾覆 東歐的顏色革命：墻倒眾人推東歐的顏色革命：墻倒眾人推 如何成為百年老店如何成為百年老店 增加負(fù)熵流：增加負(fù)熵流： 內(nèi)部：強(qiáng)化管理、加強(qiáng)溝通、營造氛內(nèi)部：強(qiáng)化管理、加強(qiáng)溝通、營造氛圍、正確價值觀導(dǎo)向。圍、正確價值觀導(dǎo)向。 外部：對外開放，引入人才、導(dǎo)入新外部：