耗散结构简介1 自组织现象热力学第二定律说明了孤立系统中进行的自然过程有方向性：有序一无序（退化，克劳修斯提出）自然界实际上也存在许多相反的过程：无序一有序（进化，达尔文提出）一个系统由无序变为有序的自然现象称为自组织现象。例 1:生命过程中的自组织现象（1）蛋白质大分子链由几十种类型的成千上万个氨基酸分子按一定的规律排列起来组成。大脑是 150 亿个神经细胞有规律排列组成的极精密极有序的系统，是一切计算机所替代不了的。 如看一张相片，分辨男？女？大约年龄？对带有输入“器官一一眼睛”的大脑是很简单的事情，对计算机来说就非常复杂了。假定蛋白质是随机形成的，而且每一种排列有相等的概率，那么即使每秒进行 1 次排列，也要经过 10109亿年才能出现一次特别的排列。这种有组织的排列决不是随机形成的（2）树叶有规则的形状；动物毛皮有花纹，蜜蜂窝；龟背（空间有序）（3）候鸟的迁移；中华鲟的徊游（时间有序）例 2、无生命世界的自组织现象（1）六角形的雪花；（2 ）鱼鳞状的云；（3）激光（4）贝纳特现象（Benard ）当 Ar = T2 - T1 = 0 时平衡态当 Ar > 0 但不太大时，稳定的非平衡态一一单纯热传导当 Ar > TC时，出现有序的宏观对流。千千万万的分子被组织起来，参加一定方式的宏观定向运动，能量得以更有效的传递。2、开放系统的熵变热力学第二定律：孤立系统中发生的过程崖> 0；但对一个开放系统，熵有可能减少！开放系统：与外界有能量交换（通过作功、传热）或物质交换的系统。2、1 理论上的可逆过程状态 1 到状态 2 熵的增量（可逆）对孤立系统：因绝热 庇=0,熵不变 对开放系统：若单调吸热 dQ > 0，& >0 熵增加；若单调放热 dQ < 0， & < 0 熵减少。2、2 对实际的不可逆过程（上式不能用！）利用卡诺定理可以证明2 dQ 2 dQ S2 dQ1 T 1 T S1 T （可逆）（不可逆）（不可逆）证明：（1 ）考虑工作在 T］、T2两个热源间的不可逆热机，它的效率小于可逆热机（即卡诺热机）的效率：不可逆可逆不可逆 1Q2 /Q1 1Q2/Q1 Q2 0可逆 1 T2 /T11T自组织现象是与热力学第二定律的有序 T 无序时间箭头相矛盾的！要将1 Q2/Q11 T2 /T1即：Q1/T1 Q2/T 0所以该不可逆热机的热温比之和小于零。（2）再考虑任意的不可逆循环，将它与无数个热源交换热量，可以得到:dQ 0 （克劳修斯不等式）T （不可逆）（3）最后考虑如图 3 所示的不可逆循环过程...
