从热力学第二定律看环境问题 宫照恒00613049 摘要应用热力学第二定律,阐释了环境污染的本质是熵的增加,并寻求解决污染的途 径。环境问题的热力学本质是,总体上生态系统的负熵小于人类活动的正的熵增,导致了 污染及其他环境问题产生。通过熵増原理对末端治理、循环经济和凊洁生产进行比较,认 为清洁生产是目前最符合熵増最小的原则的一种方案。另外提出了其他一些降低熵增的措 施,包括提髙资源利用率、増加凊洁能源的使用比例、控制人口、从地球外部引进负熵 采用科学技术。 关键词热力学第二定律熵环境污染经济模式 随着科学技术的不断进步,人类社会的经济水平快速増长,能源消耗也随之快速增长。 与此同时带来的是人类生存环境在不断的恶化,其中的主要原因之一就是忽视了热力学第 二定律—一熵定律的作用,没有认识到化石能源等矿物资源消耗转化过程中的熵流的无限 增加,对地球环境系统向负的方向发展的巨大推动作用。人类要发展,要进步,就必须正 确的认识熵与环境保护之间的关系 1热力学第二定律和熵 在19世纪,人们曾考虑制造一种能从单一热源中不断吸取热量,并把它全部转化成 功,而不产生其他后果的机器。在对这一问题的实践和思考当中,人们总结出了热力学第 二定律:不可能从单一热源取出热使之完全变为功,而不发生其他变化。或者表述为:不 可能把热从低温物体传到高温物体,而不引起其他变化 熵是热力学第二定律中最重要的函数,定义为可逆过程的热效应与其热源温度的比值。 熵的物理意义是:系统内部质点运动混乱程度的物理量。这就是说,一个体系,其运动质 点越混乱,无序化越高,它的熵值就越大。 热力学告诉我们,在孤立系统中,系统的熵值永不减少,对于可逆过程熵不变;对不 可逆过程熵是增加的。这个定理给出了判断过程演化方向和限度的准则:在孤立系统中进 行的一切不可逆过程都向熵增加的方向演化,直到“熵”函数达到最大值为止。 2熵增与污染物产生 自然界是一个封闭的系统,在其内部的物质运动和转换都要受到热力学定律的制约。 起初,地球接受太阳能,并通过各种转化过程将以无序状态存在的物质和能量转化成具有从热力学第二定律看环境问题 从 宫照恒 00613049 0 摘要 应用热力学第二定律，阐释了环境污染的本质是熵的增加，并寻求解决污染的途 径。环境问题的热力学本质是，总体上生态系统的负熵小于人类活动的正的熵增，导致了 污染及其他环境问题产生。通过熵增原理对末端治理、循环经济和清洁生产进行比较，认 为清洁生产是目前最符合熵增最小的原则的一种方案。另外提出了其他一些降低熵增的措 施，包括提高资源利用率、增加清洁能源的使用比例、控制人口、从地球外部引进负熵、 采用科学技术。 采 关键词 热力学第二定律 熵 环境污染 经济模式 随着科学技术的不断进步，人类社会的经济水平快速增长，能源消耗也随之快速增长。 与此同时带来的是人类生存环境在不断的恶化，其中的主要原因之一就是忽视了热力学第 二定律——熵定律的作用，没有认识到化石能源等矿物资源消耗转化过程中的熵流的无限 增加，对地球环境系统向负的方向发展的巨大推动作用。人类要发展，要进步，就必须正 确的认识熵与环境保护之间的关系。 确 1 热力学第二定律和熵 热 在 19 世纪，人们曾考虑制造一种能从单一热源中不断吸取热量，并把它全部转化成 功，而不产生其他后果的机器。在对这一问题的实践和思考当中，人们总结出了热力学第 二定律：不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其他变化。或者表述为：不 可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。 可 熵是热力学第二定律中最重要的函数，定义为可逆过程的热效应与其热源温度的比值。 熵的物理意义是：系统内部质点运动混乱程度的物理量。这就是说，一个体系，其运动质 点越混乱，无序化越高，它的熵值就越大。 点 热力学告诉我们，在孤立系统中，系统的熵值永不减少，对于可逆过程熵不变；对不 可逆过程熵是增加的。这个定理给出了判断过程演化方向和限度的准则：在孤立系统中进 行的一切不可逆过程都向熵增加的方向演化，直到“熵”函数达到最大值为止。 2 熵增与污染物产生 熵 自然界是一个封闭的系统，在其内部的物质运动和转换都要受到热力学定律的制约。 起初，地球接受太阳能，并通过各种转化过程将以无序状态存在的物质和能量转化成具有