普里高京
－－耗散结构
d d deiS S S
Entropy flux Entropy-production
第十二节 非平衡态热力学一、开放系统的定态
孤立系统中，自发变化朝着消除差别、均匀、混乱度增加、作功能力减小的方向进行，这是一种趋于能量退化的方向。
生物界进化过程是从单细胞到多细胞，从简单到复杂，
从无序朝着有序性增加方向进行。
生物界的进化，与自发变化趋于无序的退化方向形成鲜明对照，如何把这两种进程统一起来？
热力学平衡态,①状态函数不随时间变化，即达到定态。②系统内部不存在物理量的宏观流动，如热流
、粒子流等。
非平衡的稳定态：又称定态，指体系的任何体积单元的热力学性质不随时间而变化的稳定状态。
孤立系统，定态就是平衡态；
开放系统达到定态，不一定是平衡态。
一、开放系统的定态
Q?Q
d?
T2 T1
热导体稳定存在的前提是 T1,T2保持不变。
例二生物体在发展某一阶段可能处于宏观不变的定态，
但生物体内进行新陈代谢过程，因此生物体不随时间变化的状态是非平衡定态，而不是平衡态。
例一一、开放系统的定态孤立系统：
0?dS
任意敞开系统：
SSS ie ddd
Entropy flux Entropy-production
熵流,系统与环境之间通过界面进行热量和物质交换时，
进入或流出系统的熵变。用 deS表示,可正，负，零。
熵产生,系统 内部 自然而然地发生趋向平衡态的自发不可逆变化，由此引起的熵变。用 diS表示,diS?0。
二、熵流、熵产生和耗散结构
1e BB
B
B
dS Q dnS
dt T dt dt
0,0BBQ d nd t d t（ 1）孤立系统,idSdS
dt dt?
自发变化 dS?0,表示系统的熵将趋于最大，生物将达到热力学平衡态，这样的系统，生命无法生存。
任意开放系统,d d d
eiS S S
Entropy flux Entropy-production
二、熵流、熵产生和耗散结构
(2)开放系统：如人体，摄入蛋白质，脂肪，淀粉等低熵大分子，排出相对无序高熵小分子；此外不断对环境散发热量和做功，所以体系的熵流为负值，且 deS的绝对值很大。
eid S d S?
0eid S d S d S，当
0eid S d S d S，
系统将达到定态（非平衡体系的稳定状态），生命将维持有序不变。
当 说明系统将向更有序的方向发展，
生命进化。
耗散结构 ( dissipative structures )
－－普里高京,1977年诺贝尔奖。
讨论二、熵流、熵产生和耗散结构
健康的生物体，有血液流动、扩散、各种物质生化变化等不可逆过程，体内熵产生 0idS
dt?
d d deiS S S
机体维持生命，保持有序状态，是靠吸入低熵排出高熵，
使 deS< 0。
因此生物体从无序进入有序的耗散结构状态，与热力学第二定律并不相矛盾。
二、熵流、熵产生和耗散结构普里高京
－－耗散结构
d d deiS S S
Entropy flux Entropy-production
单击网页左上角,后退,退出本节
－－耗散结构
d d deiS S S
Entropy flux Entropy-production
第十二节 非平衡态热力学一、开放系统的定态
孤立系统中，自发变化朝着消除差别、均匀、混乱度增加、作功能力减小的方向进行，这是一种趋于能量退化的方向。
生物界进化过程是从单细胞到多细胞，从简单到复杂，
从无序朝着有序性增加方向进行。
生物界的进化，与自发变化趋于无序的退化方向形成鲜明对照，如何把这两种进程统一起来？
热力学平衡态,①状态函数不随时间变化，即达到定态。②系统内部不存在物理量的宏观流动，如热流
、粒子流等。
非平衡的稳定态：又称定态，指体系的任何体积单元的热力学性质不随时间而变化的稳定状态。
孤立系统，定态就是平衡态；
开放系统达到定态，不一定是平衡态。
一、开放系统的定态
Q?Q
d?
T2 T1
热导体稳定存在的前提是 T1,T2保持不变。
例二生物体在发展某一阶段可能处于宏观不变的定态，
但生物体内进行新陈代谢过程，因此生物体不随时间变化的状态是非平衡定态，而不是平衡态。
例一一、开放系统的定态孤立系统：
0?dS
任意敞开系统：
SSS ie ddd
Entropy flux Entropy-production
熵流,系统与环境之间通过界面进行热量和物质交换时，
进入或流出系统的熵变。用 deS表示,可正，负，零。
熵产生,系统 内部 自然而然地发生趋向平衡态的自发不可逆变化，由此引起的熵变。用 diS表示,diS?0。
二、熵流、熵产生和耗散结构
1e BB
B
B
dS Q dnS
dt T dt dt
0,0BBQ d nd t d t（ 1）孤立系统,idSdS
dt dt?
自发变化 dS?0,表示系统的熵将趋于最大，生物将达到热力学平衡态，这样的系统，生命无法生存。
任意开放系统,d d d
eiS S S
Entropy flux Entropy-production
二、熵流、熵产生和耗散结构
(2)开放系统：如人体，摄入蛋白质，脂肪，淀粉等低熵大分子，排出相对无序高熵小分子；此外不断对环境散发热量和做功，所以体系的熵流为负值，且 deS的绝对值很大。
eid S d S?
0eid S d S d S，当
0eid S d S d S，
系统将达到定态（非平衡体系的稳定状态），生命将维持有序不变。
当 说明系统将向更有序的方向发展，
生命进化。
耗散结构 ( dissipative structures )
－－普里高京,1977年诺贝尔奖。
讨论二、熵流、熵产生和耗散结构
健康的生物体，有血液流动、扩散、各种物质生化变化等不可逆过程，体内熵产生 0idS
dt?
d d deiS S S
机体维持生命，保持有序状态，是靠吸入低熵排出高熵，
使 deS< 0。
因此生物体从无序进入有序的耗散结构状态，与热力学第二定律并不相矛盾。
二、熵流、熵产生和耗散结构普里高京
－－耗散结构
d d deiS S S
Entropy flux Entropy-production
单击网页左上角,后退,退出本节
