热力学在生活中的例子

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--完整版学习资料分享---- 生活中的热力学

摘要：生活中的热力学现象无处不在，热力学现象的本质和原理亦来自生活。其实我们身边经常可以看到很多和热力学有关的现象。热力学第零定律、热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律是热力学的基本定律，高压锅、空调、电冰箱是生活中常见的用电器。

关键词：热力学 定律

热力学第一定律也叫能量不灭原理，就是能量守恒定律。它指出，热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换，在传递和转换过程中，能量的总值不变。

热力学第一定律的另一种表述是：第一类永动机是不可能造成的。表征热力学系统能量的是内能，通过做功和传热，系统与外界交换能量，使内能有所变化。根据普遍的能量守恒定律，系统由初态Ⅰ经过任意过程到达终态Ⅱ后，内能的增量ΔE应等于在此过程中外界对系统传递的热量Q和系统对外界做功W之差，即

EⅡ－EⅠ＝ΔE＝Q－W

或 Q＝ΔE＋W

这就是热力学第一定律的表达式。对于无限小过程，热力学第一定律的微分表达式为

dQ＝dE＋dW

其中，E是态函数，dE是全微分；Q、W是过程量，dQ和dW只表示微小量并非全微分，用符号d以示区别。又因ΔE或dE只涉及初、终态，只要求系统初、终态是平衡态，与中间状态是否是平衡态无关。

热力学第二定律一般有两个表述：

1.开尔文表述：不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸取热量，使之完全变成有用的功而不产生其他影响。

2.克劳休斯表述：热量不可能自动地从低温物体传到高温物体。

其实这两种表述是等价的，我们知道自然界中的各种不可逆过程都是互相关联的。而这两种表述的区别在，克氏表述指出：热传导过程是不可逆的；开氏表述指出：功变热（确切地说，是机械能转化为内能)的过程是不可逆的。两种表述均指出在自然界中任何的过程都不可能自动地复原，要使系统从终态回到初态必需借助外界的作用，不可能做到“不引起其他变化”。热力学第二定律是一条关于方向性的定律，开尔文曾据此推测宇宙内所有的变化都会沿着有去无回的方向进展，他提出“时间是有-----WORD格式--可编辑--专业资料-----

药理学在生活中的例子

以一个很日常的例子说明一下药理学的作用。几乎所有人都用过的退烧药。常用的退烧药包含阿斯匹林 (Aspirin)，布洛芬 (Ibuprofen)，扑热息痛

(Paracetamol，国内又叫百服宁，必理通或者泰诺) 三种。现在请听两道题题：1）这三种药一天一次还是一天多次，如果多次，间隔多长为好？2）如果你同时有胃溃疡，或者肝功能不好，该选择哪种药物？读者要说了，我又不是医生，我哪儿知道？其实，如果你有一些基本的药理学知识，回答以上问题轻而易举。

药一天吃几次的问题，其实就是人体多长时间将药代谢掉的问题。在药理学里，我们用“半衰期(half life)”来衡量药物的代谢速度。如果你到英文维基百科上，分别输入 Asprin, Ibuprofen 和 Paracetamol，在右边的框里，很容易看到这三个药物的半衰期(300mg, 3.1-3.2小时，1.8-2小时和1-4小时)。人体对药物的代谢是非线性的，但从半衰期我们可以大致估计到在症状持续的情况下，这些药不可能在体内持续作用 24 小时。所以如果症状持续，我们可以一日多次服用。像扑热息痛，因为半衰期已经长达 4 小时，所以服药间隔最好要在 4 小时之上，这都是有药理学知识的人一眼看出的常识。再比如说，同样是抗生素，两颗阿红霉素(Azithromycin) 的半衰期长达68小时，而阿莫西林(Amoxicillin) 只有一个小时。所以你去药房拿药的时候，药剂师会给你几颗阿红霉素，或者一盒子阿莫西林。掌握药理学常识可以帮助我们理解这些药物之间的差别，并记得按时服药。

药理学还研究一个药物的代谢途径，比如，是通过肝脏，肾脏还是其他，具体的代谢通道是什么。有了一些基本的药理学知识，我们就知道如果一个人肝功能有损伤，则要避免通过肝代谢的药物。家里养猫的人可能都知道，Paracetamol

对猫有剧毒，原因就是 Paracetamol 是肝代谢的，而猫的肝恰恰没有代谢

1、骑自行车下坡时，不踩脚踏板，速度也越来越快。这是为什么？

答：自行车所处的高度逐渐降低，它的势能逐渐减少，减少的势能大多转化为自行车的动能，由于自行车质量是一定的，所以自行车的速度越来越快.

2、滚摆运动到后来为什么越来越慢？最后停下来？

答： 在没有任何阻力的情况下，动能和势能在相互转化过程中机械能的总量不变。每次滚摆运动到最低点速度最大且最大速度不变，滚摆运动到最高点速度为零，最高点位置不变。但实际上滚摆运动时不断受阻力的作用，使一部分机械能转化为内能，动能和势能的总量不断变小。

3、鸟儿击落飞机

我们知道，运动是相对的。当鸟儿与飞机相对而行时，虽然鸟儿的速度不是很大，但是飞机的飞行速度很大，这样对于飞机来说，鸟儿的速度就很大。速度越大，撞击的力量就越大。 比如一只0.45千克的鸟，要是撞在速度为每小时960千米的飞机上，那就要产生21.6万牛顿的力。如果是一只1.8千克的鸟撞在速度为每小时 700千米的飞机上，产生的冲击力比炮弹的冲击力还要大。所以浑身是肉的鸟儿也能变成击落飞机的“炮弹”。1962年11月，赫赫有名的“子爵号”飞机正在美国马里兰州伊利奥特市上空平稳地飞行，突然一声巨响，飞机从高空栽了下来。事后发现酿成这场空中悲剧的罪魁就是一只在空中慢慢翱翔的天鹅。在我国也发生过类似的事情。1991年10月6日，海南海口市乐东机场，海军航空兵的一架“014号 ”飞机刚腾空而起，突然，“砰”的一声巨响，机体猛然一颤，飞行员发现左前三角挡风玻璃完全破碎，令人庆幸的是，飞行员凭着顽强的意志和娴熟的技术终于使飞机降落在跑道上，追究原因还是一只迎面飞来的小鸟。瞬间的碰撞会产生巨大冲击力的事例，不只发生在鸟与飞机之间，也可以发生在鸡与汽车之间。如果一只 1.5千克的鸡与速度为每小时54千米的汽车相撞时产生的力有2800多牛顿。据报载，一位汽车司机开车行使在乡间公路上，突然，一只母鸡受惊，猛然在车前跳起，结果冲破汽车前窗，一头撞进驾驶室，并使司机受了伤，可以说，汽车司机没被母鸡撞死真算幸运。

让大家科学认识虾青素。

到目前为止，全世界发现最强大的抗氧化剂

——虾青素

它是如何被发现的呢？

一、从小虫子到三文鱼，从小龙虾到鸭蛋黄

1、布拉多尔湖的小虫子

相传十九世纪法国探险家在前往加拿大新斯科舍省探险时，来到了布雷顿角岛上的布拉多尔湖，布拉多尔湖属于寒带天然咸水湖，含盐量极高，在如此恶劣的环境下，任何生物都无法生存。但让探险科学家们惊奇的是在这样一个生物绝迹的湖中居然存活着一种红色的小虫子。到底是什么神奇力量让这种小虫子在如此恶劣的环境下得以存活呢？这引起了科学家们的兴趣。

随后，科学家们对这种神奇的小虫子进行深入研究，从中找到了一种人体不能合成的天然抗氧化物质虾青素。正是虾青素保护了这种小虫子，使其得以生存下来。 2、三文鱼如何逆流而上几百米

作为深海鱼类的三文鱼，它需要到淡水的小溪中去产卵。你知道吗？三文鱼需要逆流而上，与奔流而下的十几米的浪头搏击，面对浪头逆流而上，一直游到海拔落差达数百米高的溪水源头去产卵。这相当于一个成年人面对上百米的浪头，一直逆水游到几千米外的河流源头，这需要怎样的体力与耐力？在自然界的鱼中，没有哪一种雨的体力、耐力能与之相比。研究证实：三文鱼每公斤肌肉内含有5mg的虾青素，这是三文鱼不惧疲惫、敢于逆流而上的根本所在。 3、为何爱斯基摩人的雪橇犬具有战马样的体力？

体貌不大的爱斯基摩人雪橇犬具有像战马一样的强大体力，能拉爱斯基摩人雪橇连续跑数百公里不觉劳累，原因是雪橇犬的主要饮食就是三文鱼，这是唯一吃鱼不吃骨头的犬种。 4、小龙虾何以在污水中存活

为什么深红色的小龙虾可以在污浊的淤泥中生存，而且活得健健康康，并且大量繁殖？而淡红色的对虾即便在清澈的水体中也不易存活？虾的颜色越红，说明机体的虾青素含量越高，其抵御外界恶劣环境的能力也越强。小龙虾不但是人们的餐桌美味，而且还是我们补充虾青素的食物来源。事实上，人们千百年来食用的野生鸭蛋黄，其中的红色物质也是虾青素。