大學(xué)物理——熱力學(xué)基礎(chǔ).ppt

1、,熱力學(xué)基礎(chǔ),熱力學(xué)是從能量的觀點來研究與熱運動有關(guān)的各種自然現(xiàn)象的宏觀規(guī)律的理論。它的研究方法與統(tǒng)計物理學(xué)不同，它不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，而將物質(zhì)視為連續(xù)體，從大量實驗事實出發(fā)，找出物質(zhì)各種宏觀性質(zhì)的關(guān)系，得出宏觀過程進行的方向及性質(zhì)。具有高度的普適性與可靠性。本章主要介紹熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律和熵的概念,揭示熱力學(xué)系統(tǒng)的宏觀特性和微觀本質(zhì)之間的聯(lián)系.,熱力學(xué)系統(tǒng)： 大量微觀粒子（分子、原子等）組成的宏觀物體。 外界：熱力學(xué)系統(tǒng)以外的物體。,系統(tǒng)分類（按系統(tǒng)與外界交換特點）：,孤立系統(tǒng)：與外界既無能量又無物質(zhì)交換 封閉系統(tǒng)：與外界只有能量交換而無物質(zhì)交換 開放系統(tǒng)：與外界既有能量交換又

2、有物質(zhì)交換,5-1 熱力學(xué)第一定律,當(dāng)熱力學(xué)系統(tǒng)在外界影響下，從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)的變化過程，稱為熱力學(xué)過程，簡稱過程。,一、準靜態(tài)過程,例：推進活塞壓縮汽缸內(nèi)的氣體時，氣 體的體積，密度，溫 度 或壓強都將變化，在過 程中的任意時刻，氣體 各部分的密度， 壓強， 溫度都不完全相同。,pV圖上，一點代表一個平衡態(tài)，一條連續(xù)曲線代表一個準靜態(tài)過程。,這條曲線的方程稱為過程方程。,準靜態(tài)過程：系統(tǒng)從一平衡態(tài)到另一平衡態(tài)經(jīng)歷的所有中間態(tài)都無限接近于一個平衡態(tài)的過程。,非靜態(tài)過程：系統(tǒng)從一平衡態(tài)到另一平衡態(tài)，過程中所有中間態(tài)為非平衡態(tài)的過程。,二、內(nèi)能、功和熱量,熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能： 所有分子熱運動的

3、動能和分子間勢能的總和。,理想氣體,系統(tǒng)的內(nèi)能是狀態(tài)量,是熱力系狀態(tài)的單值函數(shù)。,內(nèi)能的改變只決定于初、末狀態(tài)而與所經(jīng)歷的過程無關(guān)。,理想氣體的內(nèi)能就是理想氣體的熱能.,準靜態(tài)過程的功,當(dāng)活塞移動微小位移dx時， 系統(tǒng)對外界所作的元功為：,系統(tǒng)體積由V1變?yōu)閂2，系統(tǒng)對外界作總功為：,系統(tǒng)對外作正功；,系統(tǒng)對外作負功；,系統(tǒng)不作功。,比較 a , b下的面積可知，功的數(shù)值不僅與初態(tài)和末態(tài)有關(guān)，而且還依賴于所經(jīng)歷的中間狀態(tài)，功與過程的路徑有關(guān)。 功是過程量,由積分意義可知，功的大小等于pV 圖上過程曲線p(V)下的面積。,熱量 在熱傳遞過程中,系統(tǒng)吸收或放出能量的多少。 熱量是過程量,1mol物

4、質(zhì)升高1K所吸收的熱量。,摩爾熱容,摩爾物質(zhì)吸收的熱量,摩爾熱容Cm為過程量,定壓摩爾熱容,定容摩爾熱容,三、熱力學(xué)第一定律,某一過程，系統(tǒng)從外界吸熱 Q，對外界做功 W，系統(tǒng)內(nèi)能從初始態(tài) E1變?yōu)?E2，則由能量守恒：,Q0，系統(tǒng)吸收熱量；Q0，系統(tǒng)對外作正功；W0，系統(tǒng)內(nèi)能增加；E0,系統(tǒng)內(nèi)能減少。,規(guī)定,對無限小過程,對于準靜態(tài)過程，如果系統(tǒng)對外作功是通過體積的變化來實現(xiàn)的，則,熱力學(xué)第一定律另一表述： 制造第一類永動機(能對外不斷自動作功而不需要消耗任何燃料、也不需要提供其他能量的機器)是不可能的。,5-2 熱力學(xué)第一定律對理想氣體的應(yīng)用,1.等容過程,V=恒量，dV=0，dW=pdV

5、=0，,則定容摩爾熱容為,一、四個基本過程,2. 等壓過程,p=恒量,等壓過程中系統(tǒng)吸收的熱量一部分用來增加系統(tǒng)的內(nèi)能，一部分用來對外做功。,邁耶公式,絕熱系數(shù),在等壓過程，溫度升高1度時，1mol理想氣體多吸收8.31J的熱量，用來轉(zhuǎn)換為膨脹時對外做功。,定壓摩爾熱容為,3. 等溫過程,T=恒量，dT=0，dE=0。,等溫過程中系統(tǒng)吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為對外做功，系統(tǒng)內(nèi)能保持不變。,4. 絕熱過程,系統(tǒng)不與外界交換熱量的過程。,絕熱過程中系統(tǒng)對外做功全部是以系統(tǒng)內(nèi)能減少為代價的。,由熱力學(xué)第一定律和理想氣體狀態(tài)方程，可得絕熱方程,泊松方程,絕熱過程的功,氣體絕熱自由膨脹,Q=0， W=0，E=

6、0,氣體溫度升高?降低?還是不變?,理想氣體,再次達到平衡態(tài)時溫度復(fù)原, 但此過程不是等溫過程!,氣體絕熱自由膨脹,Q=0， W=0，E=0,實際氣體,再次達到平衡態(tài)時溫度一般不會復(fù)原!,實際氣體內(nèi)能=分子熱運動動能+分子間勢能,若過程中分子平均力以斥力為主, 溫度升高!,斥力做正功,勢能減小,內(nèi)能不變,動能增加.,若過程中分子平均力以引力為主, 溫度降低!,引力做負功,勢能增加,內(nèi)能不變,動能減小.,絕熱線與等溫線比較,等溫,絕熱,絕熱線比等溫線更陡。,等容過程,等壓過程,等溫過程,絕熱過程,例:1mol單原子理想氣體,由狀態(tài)a(p1,V1)先等壓加熱至體積增大一倍，再等容加熱至壓強增大一倍

7、，最后再經(jīng)絕熱膨脹，使其溫度降至初始溫度。試求： (1)狀態(tài)d的體積Vd；(2)整個過程對外所作的功;(3)整個過程吸收的熱量。,解： (1)根據(jù)題意,根據(jù)物態(tài)方程,根據(jù)絕熱方程,(2)先求各分過程的功,(3)計算整個過程吸收的總熱量有兩種方法,方法一：根據(jù)整個過程吸收的總熱量等于各分過程吸收熱量的和。,方法二：對abcd整個過程應(yīng)用熱力學(xué)第一定律：,系統(tǒng)經(jīng)歷一系列變化后又回到初始狀態(tài)的整個過程叫循環(huán)過程，簡稱循環(huán)。,循環(huán)工作的物質(zhì)稱為工作物質(zhì)，簡稱工質(zhì)。,循環(huán)過程的特點：E=0,若循環(huán)的每一階段都是準靜態(tài)過程，則此循環(huán)可用p-V 圖上的一條閉合曲線表示。,沿順時針方向進行的循環(huán)稱為正循環(huán)。

8、沿逆時針方向進行的循環(huán)稱為逆循環(huán)。,二、循環(huán)過程,1.循環(huán)過程的特點,正循環(huán) 工質(zhì)在整個循環(huán)過程中對外作 的凈功W等于曲線所包圍的面積。,整個循環(huán)過程 工質(zhì)從外界吸收熱量的總和為Q1 放給外界的熱量總和為Q2(取絕對值),正循環(huán)過程是將吸收的熱量中的一部分Q凈轉(zhuǎn)化為有用功，另一部分Q2放回給外界。,逆循環(huán) 工質(zhì)在整個循環(huán)過程中對外作 的凈功W等于曲線所包圍的面積。,整個循環(huán)過程 工質(zhì)放給外界的熱量的總和為Q1(取絕對值)，從外界吸收熱量總和為Q2,熱機性能的標志之一是效率。,熱機:通過工質(zhì)使熱量不斷轉(zhuǎn)換為功的機器。,2.熱機效率,熱機效率,3.制冷系數(shù),制冷系數(shù),工質(zhì)把從低溫?zé)嵩次盏臒崃亢屯?/p>

9、界對它所作的功以熱量的形式傳給高溫?zé)嵩?，其結(jié)果可使低溫?zé)嵩吹臏囟雀?，達到制冷的目的。吸熱越多，外界作功越少，表明制冷機效能越好。,制冷機：獲得低溫的裝置。,熱機效率,制冷系數(shù),4. 卡諾循環(huán),由兩個等溫過程和兩個絕熱過程所組成的循環(huán)稱之為卡諾循環(huán)。,卡諾熱機,12：與溫度為T1的高溫?zé)嵩唇佑|，T1不變， 體積由V1膨脹到V2，從熱源吸收熱量為:,23：絕熱膨脹，體積由V2變到V3，吸熱為零。,34：與溫度為T2的低溫?zé)嵩唇佑|,T2不變，體積由V3壓縮到V4，從熱源放熱為:,41：絕熱壓縮，體積由V4變到V1，吸熱為零。,對絕熱線23和41：,說明：,（1）完成一次卡諾循環(huán)必須有溫度一定的高溫

10、 和低溫?zé)嵩础?（2）卡諾循環(huán)的效率只與兩個熱源溫度有關(guān)。,（3）卡諾循環(huán)效率總小于1。,（4）在相同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g的工作的 一切熱機中，卡諾循環(huán)的效率最高。,現(xiàn)代熱電廠,水蒸氣溫度5800C, 冷凝水溫度約300C,理論,實際,卡諾制冷機 逆向卡諾循環(huán)反映了制冷機的工作原理，其能流圖如圖所示。,工質(zhì)把從低溫?zé)嵩次盏臒崃縌2和外界對 它所作的功W以熱量的形式傳給高溫?zé)嵩碤1.,制冷系數(shù),利用液體或氣體燃料在汽缸內(nèi)直接燃燒獲得熱量而對活塞做功。,內(nèi)燃機,5.實際熱機和制冷機,空氣標準奧托循環(huán)的效率,ab：絕熱壓縮,bc：等容吸熱,cd：絕熱膨脹,da：等容放熱,C-毛細節(jié)流閥 B-冷凝

11、器 D-冷庫 E-壓縮機,電冰箱,冷庫,蒸發(fā)器,把熱量由低溫物體抽到高溫物體的裝置。,熱泵,工作原理：與制冷機相同。,工作系數(shù),冬天的空調(diào)器就是一種熱泵。,假設(shè)熱泵的工作系數(shù)為5，表明電動機做1焦耳的功，通過熱泵就可以向室內(nèi)供給5焦耳的熱量，比直接用電熱（只能得到1焦耳的熱量）經(jīng)濟多了。,例 1mol氧氣作如圖所示的循環(huán).求循環(huán)效率.,解:,一、可逆過程和不可逆過程,可逆過程: 在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中,如果逆過程能重復(fù)正過程的每一狀態(tài),而不引起其他變化.,不可逆過程: 在不引起其他變化的條件下 , 不能使逆過程重復(fù)正過程的每一狀態(tài)，或者雖然重復(fù)但必然會引起其他變化.,注意：不可逆過程不是不能逆向

12、進行，而是說當(dāng)過程逆向進行時，系統(tǒng)和外界不能同時完全復(fù)原。,5-3 熱力學(xué)第二定律,功熱轉(zhuǎn)換 功變熱是自動地進行的。 功熱轉(zhuǎn)換的過程是有方向性的。,熱傳導(dǎo) 熱量是自動地從高溫物體傳到低溫物體。 熱傳遞過程是有方向性的。,氣體的絕熱自由膨脹 氣體自動地向真空膨脹。 氣體自由膨脹過程是有方向性的。,一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實際過程都是不可逆的。 可逆過程是理想化的過程。,開爾文表述,不可能從單一熱源吸取熱量，并使之完全變成有用的功而不引起其他變化。,等價表述： 第二類永動機（從單一熱源吸熱并全部變?yōu)楣Φ臒釞C）是不可能實現(xiàn)的。,二、熱力學(xué)第二定律,1. 熱力學(xué)第二定律的表述,克勞修斯表述,熱量不可能自動地

13、從低溫物體傳到高溫物體。,總之熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)是表明一切自發(fā)過程都是不可逆的。它是說明熱力學(xué)過程的方向、條件和限制的。,2.兩種表述的一致性,不可逆過程的初態(tài)和終態(tài)存在怎樣的差別?,假設(shè)A中裝有a、b、c、d 4個分子（用四種顏色標記）。開始時，4個分子都在A部，抽出隔板后分子將向B部擴散并在整個容器內(nèi)無規(guī)則運動。,3. 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義,分布(宏觀態(tài)),詳細分布(微觀態(tài)),A4B0（宏觀態(tài)） 微觀態(tài)數(shù) 1,A3B1（宏觀態(tài)） 微觀態(tài)數(shù)4,A2B2（宏觀態(tài)） 微觀態(tài)數(shù) 6,A1B3（宏觀態(tài)） 微觀態(tài)數(shù) 4,A0B4（宏觀態(tài)） 微觀態(tài)數(shù) 1,4個粒子的分布情況, 總共有16=24個微

14、觀態(tài)。,統(tǒng)計理論的一個基本假設(shè)： 對于孤立系，各個微觀態(tài)出現(xiàn)的可能性（概率）是相同的。,A4B0 -微觀態(tài)數(shù) 1,A3B1 - 微觀態(tài)數(shù)4,A2B2 - 微觀態(tài)數(shù) 6,A1B3 - 微觀態(tài)數(shù) 4,A0B4 - 微觀態(tài)數(shù) 1,A4B0和A0B4, 微觀態(tài)各為1，幾率各為1/16; A3B1和A1B3, 微觀態(tài)各為4，幾率各為4/16， A2B2， 微觀態(tài)為6，幾率最大為6/16。,20個分子的位置分布,宏 觀 狀 態(tài),一種宏觀狀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù),左20 右0,左18 右2,左15 右5,左11 右9,左10 右10,左9 右11,左5 右15,左2 右18,左0 右20,1,190,15504,

15、167960,184765,167960,15504,190,1,若系統(tǒng)分子數(shù)為N，則總微觀態(tài)數(shù)為2N，N個分子自動退回A室的幾率為1/2N。 1mol氣體的分子自由膨脹后，所有分子退回到A室的幾率為,意味著此事件觀察不到。,分子均勻分布的宏觀態(tài)（平衡態(tài)）是分子運動最無序、最混亂的狀態(tài)，分子全部集中在一室的宏觀態(tài)是分子運動最有序的狀態(tài)。,實際觀測到的總是均勻分布這種宏觀態(tài)。 即系統(tǒng)最后所達到的平衡態(tài)。,熱力學(xué)概率(熱力學(xué)幾率) 宏觀態(tài)所對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)，用W表示。,平衡態(tài)對應(yīng)于一定宏觀條件下 W 最大的狀態(tài)。,熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義:,自然界實際過程實質(zhì)上是從有序狀態(tài)向無序狀態(tài)進行；或者說從包

16、含微觀態(tài)數(shù)少的宏觀態(tài)向包含微觀態(tài)多的宏觀態(tài)進行；或者說從熱力學(xué)概率小的狀態(tài)向熱力學(xué)概率大的狀態(tài)進行。,(2)在相同的高低溫?zé)嵩粗g工作的一切不可逆熱機，其效率不可能大于可逆熱機的效率。,(1)在相同高溫?zé)嵩?T1)和低溫?zé)嵩?T2) 之間工作的一切可逆熱機，其效率都等于卡諾熱機的效率,與工作物質(zhì)無關(guān)。,三、 卡諾定理,引入態(tài)函數(shù)熵,熵的微觀意義是系統(tǒng)內(nèi)分子熱運動無序性的量度。,熵具有可加性,玻耳茲曼熵,系統(tǒng)熵值越大、系統(tǒng)越加無序，越加混亂， 平衡態(tài)對應(yīng)的是最無序、最混亂的狀態(tài)。,5-4 熵及熵增加原理,一、玻耳茲曼熵(統(tǒng)計熵),熵變（熵增）S只取決于初、終態(tài)的熵值，而與所經(jīng)歷的過程無關(guān)。,孤立

17、系統(tǒng)內(nèi)不論進行什么過程，系統(tǒng)的熵不會減少，即熵增加原理。,二、熵增加原理,經(jīng)歷可逆過程，則W2 =W1，S=0,三、克勞修斯熵(熱力學(xué)熵),由卡諾定理表達式,便有,若恢復(fù)工質(zhì)吸熱為正,放熱為負,則,對任意可逆循環(huán),對于任意一個可逆循環(huán)可以看作為由無數(shù)個卡諾循環(huán)組成，相鄰兩個卡諾循環(huán)的絕熱過程曲線重合，方向相反，互相抵消。當(dāng)卡諾循環(huán)數(shù)無限增加時，鋸齒形過程曲線無限接近于用藍色線表示的可逆循環(huán)。,任一可逆循環(huán)，用一系列微小可逆卡諾循環(huán)代替。,每一 可逆卡諾循環(huán)都有：,對任意可逆循環(huán),所有可逆卡諾循環(huán)加一起：,分割無限?。?克勞修斯等式,對任意不可逆循環(huán)：,克勞修斯不等式,任意兩點A和B，連兩條路徑

18、 1 和 2,對于一個可逆過程, 只決定于系統(tǒng)的始末狀態(tài)，而與過程無關(guān),于是可以引入一個只決定于系統(tǒng)狀態(tài)的態(tài)函數(shù).,狀態(tài)函數(shù) S，熵,對于微小過程,克勞修斯熵,克勞修斯熵,對于不可逆過程：,對于一個絕熱系統(tǒng)或孤立系統(tǒng) ，則有：,熱力學(xué)基本方程,理解熵的概念及熵增原理時要注意： 1. 熵是態(tài)函數(shù)。熵變和過程無關(guān)，它只決定于系統(tǒng)的始末狀態(tài)。 2. 對于非絕熱或非孤立系統(tǒng)，熵有可能增加，也有可能減少。,四、克勞修斯熵與玻耳茲曼熵的等價關(guān)系,給出某狀態(tài) 熵的絕對值,只給出了從一個平衡態(tài)到另一個平衡態(tài)的過程中熵的變化,對非平衡態(tài)也有意義玻耳茲曼熵更有意義,只對系統(tǒng)的平衡態(tài)有意義是系統(tǒng)平衡態(tài)的函數(shù),克勞修

19、斯熵與玻耳茲曼熵的等價關(guān)系,玻耳茲曼熵變,膨脹前后熱力學(xué)概率之比為,分子在體積V內(nèi)的位置分布的熱力學(xué)概率W,熵是態(tài)函數(shù)，熵變與過程無關(guān)。 可用等溫可逆過程計算過程熵變。,克勞修斯熵變,玻耳茲曼熵變,兩者計算結(jié)果相同,五、熵的計算,1. 對于可逆過程熵變可用下式進行計算,2. 如果過程是不可逆的不能直接應(yīng)用上式。 由于熵是一個態(tài)函數(shù)，熵變和過程無關(guān)，可以設(shè)計一個始末狀態(tài)相同的可逆過程來代替，然后再應(yīng)用上式進行熵變的計算。,例：1mol理想氣體的狀態(tài)變化如圖所示。其中1-3為等溫線，1-4為絕熱線。試分別由下列三種過程計算氣體的熵的變化S= S3- S1: (1)1-2-3;(2)1-3;(3)1

20、-4-3.,例：由絕熱壁構(gòu)成的容器中間用導(dǎo)熱隔板分成兩部分，如圖所示，體積均為V，各盛1mol同種理想氣體。開始時A部溫度為TA，B部溫度為TB(TA)。經(jīng)足夠長時間兩部分氣體達到共同的熱平衡溫度T=(TA+TB)/2。試計算此熱傳導(dǎo)過程初、末兩態(tài)的熵差。,解：該過程是不可逆過程,系統(tǒng)總熵變等于子系統(tǒng)熵變和,熵變?nèi)Q于子系統(tǒng)的初、末狀態(tài)。,子系統(tǒng)體積保持不變，可用可逆等容過程代替該不可逆過程計算熵變。,六、能量退降,熱傳導(dǎo),兩個物體A和B，溫度分別為TA和TB，接觸后發(fā)生熱傳導(dǎo)，熱量dQ由A傳到B。,利用熱量dQ轉(zhuǎn)變成功,以TA和T0作為高、低溫?zé)嵩?，?jīng)卡諾機吸取熱量，則對外作功,B獲得熱量后

21、，利用此熱量在TB和T0兩熱源，此卡諾機對外作功,經(jīng)熱傳導(dǎo)后，有一部分能量不能用來作功，即系統(tǒng)中有部分內(nèi)能喪失了做功的能力。,退化能,系統(tǒng)熵變,退化能與不可逆過程的熵變成正比。,理想氣體絕熱自由膨脹,mol理想氣體,退降能量,退化能與不可逆過程的熵變成正比。,熵變是能量退化的量度。,不可逆過程在能量利用上的后果總是使一定的能量從能做功的形式變?yōu)椴荒茏龉Φ男问?，即成了“退降”的能量，大小和不可逆過程所引起的熵的增加成正比。,自然界的一切過程中能量在不斷地退化，即正在不斷地變成不能用來做功的無用能，這是熵增的必然結(jié)果。能量退化原理,能量的品質(zhì),品質(zhì),高,能 量,引力能 電勢能 機械動能 核能 太陽

22、能 化學(xué)能 地?zé)崮?宇宙微波背景輻射能,低,能量品質(zhì)降低的過程可自發(fā)進行，而能量品質(zhì)升高的過程不可自發(fā)進行，必須有補償才能進行。,5-5 信息熵,一、信息熵,作為該事件不確定程度的量度(缺乏信息量度),1.若一個事件有W個等可能性的結(jié)局， 每個結(jié)局出現(xiàn)的幾率,定義,信息，包括用語言、文字、符號或圖像所傳遞或交流著的所有知識，還包括五官所感覺到的一切。,信息熵,可能狀態(tài),出現(xiàn)概率,信息熵(香農(nóng)熵),2.若一個事件的W個結(jié)局出現(xiàn)的機會不相等,該事件信息熵的加權(quán)平均值,例:計算猜?lián)淇伺频男畔㈧?,如果某人給出無任何信息的面朝下的一張撲克牌, 則:,如果給出撲克牌是一張“A”, 則:,信息熵,信息熵,

23、如果又被告知撲克牌是一張黑桃“A”, 則:,信息熵,隨著掌握的信息逐漸增多，信息的不確定度減少, 因而信息熵變小.,二、信息量,信息量有兩種含義: (1)對事物全然無知(信息熵最大) 到有所知,絕對地獲得了多少信息量(用I表示). (2)從掌握了一定素材、已提煉出一定量信息,到掌握更多素材、提煉出更多信息,在兩步之間相對地獲得了多少信息量(用I,稱為信息增量).,信息論定律:一個體系的信息量與信息熵之和保持恒 定, 并等于該體系在恒定條件下所能達到的最多信息 量 或最大信息熵,例:猜?lián)淇伺?,知道是一張“A”,開始,知道是黑桃“A”,信息量的增量等于信息熵的減少.,信息的信息量為,收到信息前后

24、，信息熵為,信息熵S的減少,信息熵是負熵,5-6 耗散結(jié)構(gòu)簡介,熱力學(xué)第一定律,能量守恒,無論如何轉(zhuǎn)換,人類取之不盡,用之不竭.,熱力學(xué)第二定律,不可逆過程總要或多或少降低能量品質(zhì),使能量退降.,克勞修斯的“熱寂說”,宇宙的發(fā)展最終走向一個除了分子熱運動以外沒有任何宏觀差別和宏觀運動的死寂狀態(tài).,孤立系統(tǒng)且偏離平衡態(tài)不遠,一、自組織現(xiàn)象,兩類有序結(jié)構(gòu),分子水平上定義的有序,并且可以在孤立的環(huán)境中和在平衡的條件下維持,不需要和外界環(huán)境進行任何物質(zhì)和能量的交換.,呈現(xiàn)出宏觀范圍的時空有序,只有在非平衡條件下通過與外界環(huán)境的物質(zhì)和能量的交換才能維持.,耗散結(jié)構(gòu),晶體結(jié)構(gòu)有序,生物體的有序,1.生命過程的自組織現(xiàn)象,一個系統(tǒng)內(nèi)部由無序變?yōu)橛行蚴蛊渲写罅糠肿影匆欢ǖ囊?guī)律運動的現(xiàn)象稱為自組織現(xiàn)象。,生物體處于開放的和遠離平衡態(tài),在各級水平上都呈現(xiàn)有序現(xiàn)象 (花朵、動物皮毛呈現(xiàn)規(guī)則圖案) 時間上的有序表現(xiàn)在生物過程隨時間周期性變化 (生物鐘) 生物進化中充滿了各種由無序到有序的發(fā)展和變化,貝納德對流花樣,對流有序現(xiàn)象,2.無生命世界的自組織現(xiàn)象,只有熱傳導(dǎo)，整個液體仍保持靜止.,熱傳導(dǎo)變?yōu)闊釋α?