北京化工大学聚合物结构与性能考试2012复习习题答案(19)

作业：合成C3H7O2N

因为aNH3 + bCH3OH + cCH2O + dO2 + eH2 + f HCN+ g C3H7O2N = 0得

010

101 H 101 C

(abcdef002 0

N 000 O 110

3 312

4 H 2 C

因为 0，所以(abcdefg) 0 N 2

O 1

可解得

7 a 0

b 0

c 2

g

d 0

e 1

f 1

所以反应为：2CH2O+H2+HCN=C3H7O2N

合成C4H6ON2 解之得 得

3 4 2 g) 0 2 1 7

010

101 101

002 0000 110

312

(abcdef

3 4 2 g) 0 2 1 6

(abcdef

010

101

H

101

C

002 0

N 000 O

110

421 3010 4101 2101 g) 0002 0 2000 1110 6421

a 4 b 0 c 0 g d 1 e 8 f 8

所以反应为：O2+8H2+8HCN= 2C4H6ON2+4NH3

21. 物质世界总趋势是熵增加的方向还是prigogine耗散减少熵的过程？请用自然界的种种实例来说明自然界的有序化和无序化竞争的过程，人类应负什么样的责任？

答：“对于孤立体系，系统的熵只能向着熵增加的方向运动”。这就是著名的熵增原理。热力学第二定律说明的是一个孤立系统朝着均匀．无序．简单，趋向平衡态的方向演化。这实际上是一种退化的方向。克劳修斯把这一理论推广到全宇宙，就得出了“宇宙热寂说”的悲观结论。而生物学描述的却是系统从无序到有序，由简单到复杂，由低级到高级，由无功能到有功能．多功能的有组织的方向发展，这是一个进化的方向。在生物界和人类社会中这种进化的现象最为明显。于是产生了一个克劳修斯和达尔文的矛盾，退化和进化的矛盾，似乎生物界包括人类社会遵循着与物理世界完全不同的规律，有着迥然不同的演化方向。普利高津指出，形成耗散结构至少需要以下四个条件。

第一．系统必须是一个开放系统。根据热力学第二定律，一个孤立系统的熵自发地趋于极大，随着熵的增加，非平衡总是趋于平衡态，有序状态会逐步变为无序状态。而对于开放系统来说，熵(Ｓ)的变化则可以分为两部分，一部分是系统本身由于不可逆过程（例如热传导．扩散．化学反应等）引起的熵的增加，即熵产生（ｄｉｓ），这一项永远是正的；另一部分是系统与外界交换物质和能量引起的熵流（ｄｅｓ），这一项可正可负，整个系统熵的变化ｄｓ就是这两项之和： ｄｓ＝ｄｅｓ＋ｄｉｓ根据熵增加原理，ｄｉｓ>=0(平衡态dis=0)而des 可以大于或小于零。如果ｄｅｓ小于零，其绝对值又大于dis,则ｄｓ＝ｄｅｓ＋ｄｉｓ〈０

这表明只要从外界流入的负熵流足够大，就可以抵消系统自身的熵产生，使系统的总熵减少，逐步从无序向新的有序方向发展，形成并维持一个低熵的非平衡态的有序结构。这样，普利高津在不违反热力学第二定律的条件下，通过引入负熵流来抵消熵产生，说明了开放系统可能从混沌无序状态向新的有序状态转化，从而解决了克劳修斯和达尔文的矛盾，回答了科学上这个似是而非的问题。他把热力学和进化论统一起来，把物理世界的规律和生物世界的规律统一起来，为用物理学．化学方法研究生物学开辟了道路。

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