熵增是從有序到混亂,而化學反應是從不穩定到穩定,這兩個理論相悖嗎?

時間 2021-05-12 03:45:47

1樓:智商稅

微觀上的豐富帶來從巨集觀指標覆盤微觀現狀的不確定性,即混亂屬於同一巨集觀微觀上的豐富同樣帶來系統更大概率地處於該巨集觀指標。所以這個巨集觀指標被叫做平衡態。

化學人的語言是把處於平衡態的東西稱之為穩定。而穩定則希望說的是臨危不亂、處變不驚

如果內稟的豐富度(混亂度)已經足夠多,那麼外在的擾動帶來的影響則不會附加更多,正如濺入游泳池裡的密密雨點,滄海一粟;如果內稟的豐富度十分缺乏,那麼外在的擾動就會帶來顛覆性的影響,正如載滿20人的電單車更容易翻倒。

2樓:林光爵

有些人看到物質系統走向熵值上公升,有些人看到化學反應走向能量下降,這是同時存在的兩個方向,也幾乎是互相對抗的的兩個方向。 那麼大自然到底往哪個方向走?動手實驗者詳細觀察之,寫下結論:

物質系統往 E- t S 最低的方向走。

表達了兩股趨勢互相對抗,停在雙方暫時接受的平衡點。

3樓:芻靈明見萬里

「Introduce a little anarchy, upset the established order, and everything becomes chaos, I』m an agent of chaos , and you know the thing about chaos? It』s fair.」

把說這句話的人理解成催化劑,立刻開啟新世界的大門。

4樓:陳雪明

自發的化學反應也是一種熵增過程,這裡的自發指放熱反應。

根據《物質原理綱要》的結構熵理論,結構熵增是物質從分列的有序排列自發向互動相間的有序排列轉化的過程,不同氣體和液體的擴散混合過程屬於結構熵增過程。

化學反應也遵守結構熵增理論。

氫和氧的燃燒反應:從H-H和O-O的分列排列向H-O-H的互動排列自發轉變的反應。

鐵的氧化反應:從Fe-Fe和O-O的分列排列向Fe-O的互動排列自發轉變的反應。

物質的結構熵增過程貫穿宇宙演化的各個階段和各個微觀粒子層級,主導著宇宙的天體演化、物質運動以及能量的產生和湮滅。

5樓:艾爾一把刀

和大多數人的直覺相反,統計學意義上的「混亂」,並不代表不穩定,相反,它代表了穩定。

有這樣兩種狀態,一種是一滴墨滴到水裡,還沒有擴散,另一種是墨已經和水混合在一起了,哪一種更穩定?後者,哪一種熵更高?後者。

事實上熵代表的是乙個系統同類狀態的多樣性,或者說是可能性,就像你隨便抽五張牌,出現同花順和出現非同花順的情況一樣。很顯然,同花順牌序多樣性遠少於非同花順,因此出現同花順的可能性也遠小於非同花順,我們就可以說,非同花順的熵比同花順更高。

6樓:精神老伙

閱讀理解題

「穩定」意味著狀態容易維持,「不穩定」就是狀態難以繼續「有序」和「混亂」哪個穩定,換而言之就是哪個容易維持。

舉個例子,上學的時候,老師不再刻意維持紀律時,同學們是繼續安靜有序地自習,還是傾向於開始搞事情?

而把吵鬧的學生重新變得安靜有序,是不是更難?以上。

7樓:

熵增是個整體概念,或者說對孤立系統而言。而化學反應類似一種能量驅動的裝置,一般來說輸入的能量熵較低,還會排除熵較高的能量,而反應物件前後的熵可以高也可以低,但整體分析仍然是熵增的。不穩指的是勢能高態,穩定是勢能低態,一般化學反應中都是原子間的電磁能,變化的能量驅動化學反應進行,最後轉換成分子無序熱運動的廢能。

8樓:

科學不是文字遊戲,按照字面意思上去理解,是民科的傳統路子。

化學反應的體系,如果考慮上外部環境,還是熵增的。化學反應的「不穩定」,恰恰是因為反應對應著熵增的方向,而化學平衡對應著熵極大的狀態。

9樓:

這個問題有點意思,有種謎底就在謎面上的感覺。問題本身就可以作為答案。

化學反應前後物質的穩定與不穩定並非是以體系的熵值來衡量的,除了熵值外還要考慮內能的影響。

為了對這個問題進行進一步的解說,我想還是把這個問題重新表述一下:

對於乙個體系來說,根據熱力學第二定律,體系的熵應當是增加的,體系的混亂度也應該是自發隨著時間增加的。但是有一些化學反應卻明顯是熵減少的,比如氫氣和氧氣燃燒,生成了水,氣體分子混亂程度明顯大於液體,這一點是不是與熵增原理相悖呢?

為了解答這個問題,我們首先要明確乙個概念,那就是熵增原理只對孤立體系適用,對於有外界能量輸入的體系來說熵增原理是不適用的。最簡單的就是地球生態圈,地球生態圈經過了幾十億年的發展,生物多樣性越來越豐富,生命結構越來越複雜,明顯是乙個熵減少的系統。如果按照熵增原理,地球生態圈應當越來越凋零才對。

但事實明顯不是這樣的,最基本的原因就是,太陽通過消耗自身核能,不斷向地球輸入能量,這些能量是含有負熵的,這種輸入最終導致地球生態圈並非乙個孤立系統。

模擬於化學反應也有類似現象,化合物本身是有內能的,化學鍵的斷裂與重建本身就有可能釋放一部分能量,這部分能量帶有負熵,最後導致單純從反應前後的熵變來看,確實很多反應是熵減反應。

因此考慮化學反應的自發與否或者是化學反應前後物質的「穩定性」單純用熵做指標是不全面的,我們還要考慮內能的影響。這點其實高中化學就有提到過:化學反應有兩個趨勢,乙個是化學反應之後體系內能降低,另外乙個是化學反應前後體系混亂度增加。

如果碰上乙個反應反應前後體系能量降低,但是混亂度也降低的話,那麼就要看哪乙個因素佔主導地位了。

為了統一定量描述化合物的穩定性,判斷化學反應的自發性,人們在後來實際應用了所謂自由能的概念。比如說常見的吉布斯自由能,它的公式寫作G=H-TS,其中,H就是焓與內能有關,S就是熵。自由能實際上就把內能與熵全部包含進去了,這樣一來我們就有了化學反應穩定性的判斷方式。

只要反應前後自由能減小,那麼反應就可以自發進行。這就像判斷地球生態圈演化程序的時候,把太陽也包括進去了。雖然地球的熵在減少,但是地球-太陽構成的系統的自由能也在減少,所以這個過程是可以自發發生的。

地球和太陽系統的自由能最終會減少到0,畢竟太陽最終是要熄滅的,這樣一來地球的生態系統也就不復存在了。

總結一下就是:化學反應過程本身也不是孤立體系,即使實在乙個封閉隔絕熱量的反應瓶中進行反應,化學反應也可以通過釋放分子內能產生負熵。所以化學反應是否進行實際上是以體系自由能(或者叫化學勢)進行判斷的,這個判據綜合考慮了熵與內能的影響是全面的,可靠的。

單純以熵增來判斷化學過程就顯得片面了。

10樓:紅薯

何為穩定與不穩定?

建立易,破壞難是穩定 .

建立難,破壞易是不穩定 .

所以說,秩序自然是不穩定的,混亂才穩定 . 化學反應完美的符合了熱力學的意義 .

11樓:睎xii

再更:熵增原理是使用條件是孤立系統!!!對於乙個化學反應,你顯然需要把環境熵考慮進去。以下是原答案

化學反應判據是吉布斯自由能變,而非熵變啊孩子。G=H-TS,看清楚,是焓,溫度,熵三者控制的。(這不是高中化學學過的嘛)

12樓:蕭傲

混亂不是更穩定嗎?或者穩定不是更混亂嗎?堆好的積木穩定還是已經垮掉的積木穩定?分散在水中的墨汁穩定還是凝聚成一滴的墨汁穩定?

13樓:

這個。。。

第一,化學反應未必是熵增。這個隨便都能舉一大票例子出來。

比如氨氣和HCl氣體生成氯化銨晶體。比如氫氣和氧氣燃燒生成液態水。

第二,熵增反應是增加混亂度,但是混亂和穩定並不矛盾。

「穩定」這個概念很曖昧,只能說這個反應很難發生,或者某個物質很難反應叫「穩定」,和混亂度沒有直接關係。

如果宇宙熵增最終導致混亂和走向滅亡,那麼宇宙是否有個宇宙生態系統,在阻止自己滅亡?

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