勒夏特列原理与愣次定律带来的启示
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楞次定律和勒夏特列原理
楞次定律和勒夏特列原理是关于在物理和化学学习中被广泛应用
的理论,它们有助于理解元素之间物理性质和交互作用的机制。
楞次定律是提出由德国物理学家乔治·科涅斯在1860年时发表的,它描述了各个元素原子素直径的等秩性变化关系,定律的主要思
想是当沿着元素周期表从左侧到右侧的时候,原子素直径的增加比例
是一致的。
这个比例一直沿着表格延伸,有助于科学家了解元素之间
的关系。
勒夏特列原理提出了一种相互作用机制,用以解释有机分子中发
生的复杂反应。
这个原理是由化学家西格蒙德·勒夏特在1832年发表的,其主要思想是在有机分子中,共价键被理解为是服从规律性转移,这就产生了新的化学反应。
这种转移可以解释为双原子之间的迁移,
所以无论复合物的大小或者形式如何,反应的本质都定义为原子之间
的补偿迁移。
勒夏特列原理之美诺贝尔化学奖得主鲍林在学生毕业时说,你可以忘记化学中的很多东西,但不要忘记勒夏特列原理!在高中化学学习中里,勒夏特列原理给我带来过很大的烦恼,因为她仅仅是个定性的理论,完全需要理性思维去思考,更何况当时老师好像把她和楞次定律放在一起作对比,天知道,物理已经是够折磨我的了,居然还这样比较,为了各种大家都懂得原因,我还是默默地记住了它。
然后不断做题,有一天,觉得突然物理也开了窍……最近,因为要给学生讲她,又把勒夏特列原理仔仔细细的捋了一遍,想从大学物理化学里面找出她的理论根据,把物化书翻了一遍,觉得不太现实。
然后,仔细查资料,慢慢想,发现它的美在于非常的概括,不仅仅在化学的四大平衡方面,在人际关系的处理和自己行为的判断上,勒夏特列原理也可以帮我理清纷繁的思绪。
勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
勒夏特列原理讲的是平衡的变动机理,这个世界无时无刻不在发生着变化,有时回过头来想想很多事情的发展轨迹完全映照了勒夏特列原理。
如果在一个大家都很懒散的寝室里,突然有个人变得疯狂学习,那么我想整个寝室的人也会被带起来的,不会落后太多。
对于同一个人来说也是一样,如果某段时间疯狂的工作,身体会跟不上,那么整个人的身体就会反抗,通过体力不支等方式减少你的工作量。
如果你要改变什么,那么切记缓缓而行、近乎无为而治,用渐变的方式慢慢的完成——在达到了一个平衡点后,再施力,再渐变、再施力……这样你花费的力气就会小很多,受到的阻力也会少很多,这样的做法是我非常欣赏的,颇有《易经》中“潜龙勿用”的思想和《道德经》中“无为而无不为”的理念;倘若急功近利,难免事倍功半(摘抄)。
人与人、甚至是人与自己都是这样。
在一个平衡的系统中,若要做任何的变动都要仔细的拿捏。
仔细想想,在其他学科中,物理学中的牛顿第三定律及楞次定律可以用勒夏特列原理加以解释。
生物学上害虫的“抗药性”问题,为使某种生物更好地生存而人为地采取特殊保护措施,造成该物种因丧失对大自然的适应能力而引起自身生存能力弱化,最终导致物种的退化,无不是勒夏特列原理的具体体现。
勒夏特列原理与楞次定律的异曲同工之妙化学家说:“在一个平衡体系中,若改变影响平衡的一个条件,平衡会向减弱这种改变的方向移动。
”物理学家说:“在电磁感应中,感应电流产生的磁场会阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
”化学家说:“增加反应物浓度,平衡会向正反应方向移动,以减弱反应物浓度的增加;减少反应物浓度,平衡会向逆反应方向移动,以减弱反应物浓度的减少。
”物理学家说:“当穿过闭合回路的磁通量增加时,会感应出与原磁场方向相反的磁场,以阻碍磁通量的增加;当穿过闭合回路的磁通量减小时,会感应出与原磁场方向相反的磁场,以阻碍磁通量的减小。
”一个是热力学原理,一个是电磁学定律;一个是化学规律,一个是物理现象。
它们不在同一领域,看似不相干,却有相似之处:一种变引起另一种变化,引起的变化会阻碍(减弱)原来变化的变化。
这像是标志青春期的一句话——你让我那么做我偏不那么做,偏要和你唱反调,即心理学现象——逆反心理。
在此处,热力学、电磁学和心理学是相通的。
生态学家说:“生态系统内部能在一定时间内保持相对稳定,并在有外来干扰时通过自我调节恢复到原初的稳定状态。
”勒夏特列原理和楞次定律证明化学平衡反应和电磁感应现象的共同之处还可以这样概括,即在外来因素引起系统内部平衡改变时,系统有通过自我调节恢复到原初稳定状态的趋势。
在此处,生态学、热力学和电磁学是相通的。
化学家说:“在可逆反应N2+3H2=2NH3中,体系达到平衡后,把压强增加为原来的两倍,当新的平衡建立时,增加的压强不再是原平衡的两倍,也不是与原平衡相同,而是处于这两者之间。
”历史有一个规律:体制受到冲击时,会引起体制中的某个元素不断膨胀并打破体制平衡,产生新的体制。
新体制不会与原体制完全不同,也不会与原体制相同,而是处于两者之间。
比如亚历山大二世废除农奴制,农奴不再像从前那样完全没有自由,也不会像他们希望的那样获得完全的自由,而是处于两者之间。
再比如我国现在的发展,我们不会像康乾王朝那样固步自封,也不会像大跃进时那样盲目浮躁走极端,而是处于两者之间,在科学发展观下冷静地、平稳地发展。
勒夏特列原理
哎呀,说起这个勒夏特列原理,咱们得用点儿接地气的话来摆一哈。
你晓得不,就像咱们四川的火锅,红油滚滚,辣椒花椒齐上阵,那味道,巴适得板!但是啊,你要是一股脑儿把料全倒进去,嘿,锅儿怕是要“翻天”了,这就是个平衡的问题。
勒夏特列原理,说白了,就是讲个“啥子多了就压啥子”的道理。
比如说,你往火锅里加多了水,那味道就淡了,咋办?加点料,重新找平衡嘛!这就像化学反应里头,温度高了、压力大了,或者反应物浓度变了,系统就会自动调整,尽量让自个儿回到那个舒服的状态,也就是平衡状态。
咱们生活中也到处是这个理儿。
比如,你家里头养花,水浇多了,花儿就遭不住,得赶紧松土、晒太阳,帮它找回那个生长的平衡点。
再比如,工作累了,你得休息会儿,不然身体就要抗议了,这也是在找身体和工作的平衡点嘛。
所以说,勒夏特列原理不光是科学家的事儿,咱们老百姓过日子,也得懂得这个道理。
遇到事情,多想想怎么调整,怎么找到那个最舒服、最合适的平衡点,日子才能过得有滋有味,安逸得很!。
勒夏特列原理的例子勒夏特列原理是热力学中的一个重要原理,它揭示了热力学系统中熵增加的方向。
这个原理在实际生活中有很多例子,我们可以通过这些例子来更好地理解勒夏特列原理。
首先,我们可以通过水壶烧水来解释勒夏特列原理。
当我们将水壶放在火炉上加热时,水温会逐渐升高,这是因为热量从火炉传导到水壶中,使水分子的热运动加剧。
在这个过程中,水壶内部的熵会逐渐增加,因为水分子的无序程度增加了。
根据勒夏特列原理,熵增加是一个自然趋势,所以在这个过程中,系统的熵会不断增加。
另一个例子是冰块融化成水的过程。
当我们将冰块放在室温下,它会逐渐融化成水。
在这个过程中,冰块分子的有序程度减少,而水分子的无序程度增加,导致系统的熵增加。
这也符合勒夏特列原理的要求,系统的熵在这个过程中会增加。
此外,我们还可以通过汽车引擎的工作过程来解释勒夏特列原理。
当汽车引擎在工作时,燃料被点燃产生高温高压的气体,从而驱动汽车前进。
在这个过程中,燃料的能量被转化为机械能,同时也产生了大量的热量。
这个过程中系统的熵也会增加,因为燃料的有序能量被转化为无序的热能,系统的无序程度增加了。
最后,我们可以通过自然界中的一些现象来解释勒夏特列原理。
比如,一杯热水会自然冷却,热物体会自然向冷物体传热,这些都是热力学中熵增加的例子。
根据勒夏特列原理,熵增加是不可逆的趋势,这些自然现象也都符合这个原理的要求。
通过以上例子,我们可以更好地理解勒夏特列原理在实际生活中的应用。
勒夏特列原理揭示了热力学系统中熵增加的方向,这对我们理解自然界中的许多现象都具有重要意义。
希望通过这些例子,大家能对勒夏特列原理有更深入的理解。
如何正确理解与应用勒夏特列原理?勒夏特列原理,又称平衡移动原理,各种版本教材对这个原理的表述大同小异。
高中化学人教版《化学反应原理》(2007年2月第3版)中关于勒夏特列原理的描述为:“如果改变影响平衡的条件之一(如温度、压强,以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动”。
勒夏特列原理是一条经验规律,可以很方便地分析平衡移动方向问题,大多数情况下也可以半定量判断平衡移动的结果,即“减弱”。
应用勒夏特列原理来判断平衡移动方向,因为操作简便而在高中化学中经常使用,但使用时一定要注意适用范围、准确理解,否则很容易得出错误结论。
1.勒夏特列原理指出了化学平衡的自发趋向,这种趋向是化学平衡系统的内部机制,无须外力帮助。
这里所指的化学平衡,不仅仅指化学反应,也包括相平衡(如水蒸气和冰的平衡)、溶解平衡(如啤酒瓶里的二氧化碳气体和溶解在啤酒里的二氧化碳的平衡或者氯化钠晶体与它的饱和溶液之间的平衡)等。
所有这些平衡,都是物质状态相互转化的平衡。
例如用勒夏特列原理解释,为什么生活中饮用的碳酸型饮料打开瓶盖倒入玻璃杯时会泛起大量泡沫。
碳酸型饮料中未溶解的二氧化碳与溶解的二氧化碳存在平衡:打开瓶盖时,压强减小,根据勒夏特列原理,平衡向释放二氧化碳的方向移动,以减弱压强减小对平衡的影响。
因此,碳酸型饮料打开瓶盖倒入玻璃杯时会泛起大量泡沫。
2.勒夏特列原理对已达成化学平衡状态的系统才是有效的,若系统没有达成化学平衡状态,无效。
所以,使用该原理之前先判断体系是否达到平衡状态。
3.勒夏特列原理对维持化学平衡状态的因素的改变才是有效的,若改变的不是维持化学平衡状态的因素,无效。
例如,对于化学平衡系统,若改变催化剂的用量或组成,不会引起平衡移动,因为催化剂不是维持化学平衡的因素。
4.勒夏特列原理不涉及动力学因素,不能预测平衡移动的快慢。
例如,利用勒夏特列原理可预判低温可以提高合成氨的理论产率,但它并不能判断需要多长时间才能有这样高的产率。
勒夏特列和楞次定律简介勒夏特列和楞次定律是电磁学中重要的两个定律,描述了电磁场中电荷和电流之间的相互关系。
勒夏特列由法国物理学家勒夏特列在19世纪初提出,而楞次定律则由法国物理学家楞次在1831年发现。
一、勒夏特列(Ampère’s Law)1.1 定义勒夏特列是描述电流所产生的磁场的定律。
它表明,通过一个闭合回路的总磁场强度等于沿着这个回路的电流的总和的乘以一常数。
1.2 公式表达勒夏特列可以用一个简洁的数学公式来表达:∮B⋅dl=μ0⋅I enc其中,∮B⋅dl表示闭合回路上的磁场沿回路的环路积分,μ0是真空中的磁导率,I enc是通过闭合回路的总电流。
1.3 应用勒夏特列广泛应用于研究电磁场和电磁感应现象。
通过勒夏特列,我们可以计算电流产生的磁场分布,并且可以用于解释和预测磁场的行为,例如磁力线的形状和磁场的强度。
二、楞次定律(Faraday’s Law)2.1 定义楞次定律是描述电磁感应现象的定律。
它表明,当磁场的变化通过一个闭合回路时,沿着这个回路的感应电动势等于该回路内磁场变化速率的负值乘以一常数。
2.2 公式表达楞次定律可以用一个简洁的数学公式来表达:∮E⋅dl=−ddt∬B⋅dA其中,∮E⋅dl表示闭合回路上的电场沿回路的环路积分,ddt∬B⋅dA表示磁场变化速率的负值。
2.3 应用楞次定律是电磁感应和变压器等电磁设备的基础。
它指出,在一个电磁场中,磁场的变化可以产生感应电动势,从而产生电流。
楞次定律在变压器的原理中起着重要的作用,也被广泛应用于发电、发电机、电磁感应传感器和电磁炉等领域。
总结勒夏特列和楞次定律是电磁学中的两个基本定律,描述了电流和磁场之间的相互作用。
勒夏特列指出了通过闭合回路的电流生成的磁场,而楞次定律则指出了磁场变化所产生的感应电动势。
这两个定律为我们理解和应用电磁学提供了重要的理论基础和工具。
以上是对勒夏特列和楞次定律的介绍与探讨。
希望通过本文,读者能够更好地理解和应用这两个定律,从而进一步深入研究电磁学的相关知识和应用。
楞次定律的人生哲理楞次定律说的是感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
这定律乍一听挺拗口,可要是把它和人生哲理联系起来,那可就有意思得很呢。
你看啊,在生活里就像楞次定律里的阻碍一样,有时候改变来的时候,我们本能地会有些抗拒。
就好比要离开熟悉的老家去大城市打拼,那心里的不舍和对未知的害怕就像阻碍磁通量变化的那股力量。
老家有熟悉的街道、亲切的邻居,那是我们舒适的小世界。
可人生就像磁通量似的,总是要变化的。
虽然我们害怕改变,想要守住熟悉的一切,但就像楞次定律中的感应电流,其实也是一种顺应。
因为我们内心深处知道,去大城市能有更多机会,这是一种成长的必然。
再说说人际交往吧。
当有一个新朋友突然闯进我们的生活,就像突然增加的磁通量。
我们可能一开始会有些不适应,觉得自己的小圈子被打乱了。
但慢慢相处下来,我们发现这个新朋友带来了不一样的观念和乐趣,就像感应电流产生的新磁场,最后融入了我们的生活。
这就是生活中的“阻碍”,其实也是一种新的开始。
有时候我们想养成一个新习惯,比如说早起跑步。
刚开始的时候,身体和心理都在“阻碍”这个改变。
床太舒服了,外面的冷空气也让人不想出门。
但如果坚持下来,就像楞次定律里感应电流稳定之后,我们就会收获健康和活力,感受到这个新习惯带来的好处。
在工作上也一样。
新的工作任务或者工作环境的变化,会让我们觉得很不适应。
就像要适应新的磁场一样。
我们可能会抱怨、会抵触,但慢慢的我们就会在这个过程中学会新的技能,提升自己的能力。
这就像楞次定律中的阻碍最终推动了另一种积极的发展。
所以啊,楞次定律就像生活的一个小镜子。
它告诉我们,那些我们以为的阻碍和困难,其实都是生活给我们的提示,是让我们在变化中找到更好的自己。
我们不用害怕那些改变带来的不适应,因为那正是我们成长和进步的前奏呢。
生活就是这样,有起有伏,有阻碍也有新的生机,就像楞次定律里的磁场和电流一样,永远在动态平衡中。
勒夏特列和楞次定律勒夏特列和楞次定律引言勒夏特列和楞次定律是电磁学中非常重要的两个定律,它们分别描述了电场和磁场的变化规律。
本文将从勒夏特列和楞次定律的基本概念、公式推导、物理意义等方面进行详细阐述。
一、勒夏特列1.基本概念勒夏特列是指在任意闭合回路中,电场的环路积分等于该回路内所包围的磁通量的时间变化率。
即:$\oint_{C} E \cdot d l=-\frac{d \Phi_{B}}{d t}$其中,$E$为电场强度,$C$为任意闭合回路,$\Phi_B$为磁通量。
2.公式推导勒夏特列可以通过安培环路定理和法拉第电磁感应定律推导得出。
首先根据安培环路定理可得:$\oint_{C} B \cdot d l=\mu_{0} I$其中,$B$为磁感应强度,$\mu_0$为真空中的磁导率,$I$为通过闭合回路C的电流。
然后根据法拉第电磁感应定律可得:$\varepsilon=-\frac{d \Phi_{B}}{d t}$其中,$\varepsilon$为感应电动势,$\Phi_B$为磁通量。
将上述两个公式代入勒夏特列中可得:$\oint_{C} E \cdot d l=-\frac{d \Phi_{B}}{d t}$3.物理意义勒夏特列描述了电场的环路积分与磁通量的时间变化率之间的关系。
当磁场发生变化时,会在闭合回路内产生感应电动势,从而产生感应电流。
这个定律在电磁学中有着广泛的应用,如变压器、感应电机等。
二、楞次定律1.基本概念楞次定律是指在任意闭合回路中,感应电动势的大小等于该回路内所包围的磁通量的时间变化率。
即:$\varepsilon=-\frac{d \Phi_{B}}{d t}$其中,$\varepsilon$为感应电动势,$\Phi_B$为磁通量。
2.公式推导楞次定律可以通过法拉第电磁感应定律和斯托克斯定理推导得出。
首先根据法拉第电磁感应定律可得:$\varepsilon=-\frac{d \Phi_{B}}{d t}$然后根据斯托克斯定理可得:$\oint_{C} E \cdot d l=-\iint_{S} \frac{\partial B}{\partial t} \cdot d S$其中,$E$为电场强度,$C$为任意闭合回路,$S$为该回路所包围的面积,$\frac{\partial B}{\partial t}$为磁感应强度的时间变化率。
化学勒夏特列原理化学勒夏特列原理,听起来有点高大上,其实它就像一位老朋友,告诉你一些生活中的小道理。
想象一下,你在厨房忙着做饭,突然有人敲门,你不得不暂时停下手里的活儿,结果锅里的水开始慢慢冷却,这就是一个小例子。
勒夏特列原理的核心就是,当系统受到干扰时,它会自动调整自己,力求恢复平衡。
这就像我们的生活,时不时会遇到各种“风风雨雨”,我们也会努力找到解决的办法。
好比你在聚会上,有人推你一把,你可能会摇摇晃晃,但最后还是会站稳脚跟。
这就是勒夏特列原理的魔力。
比如说,想象你有一个盛满水的杯子,突然你在杯子里放了一块冰,水位上升,水面微微波动。
随着冰的融化,水位又会恢复到一个稳定的高度。
生活中也是如此,我们总是希望能够适应周围的变化,但变化会让我们觉得措手不及。
再说个简单的例子,想象你正在进行一场篮球比赛,比分很紧张,你的队友突然受伤了。
这时候,你的战术得调整,大家得一起加把劲。
这就是勒夏特列原理的体现,团队会为了保持胜利的机会而做出调整。
在化学反应中,反应物和生成物之间的关系就像是这场比赛的动态平衡,哪一方强一点,哪一方就会做出反应,直到双方再次回到一个平衡点。
想象一下你在喝饮料,喝到一半突然发现没有冰块了,瞬间觉得饮料没那么爽。
这时候你可能就想,怎么才能让这杯饮料又冰又爽呢?你可能会立马去冰箱拿冰块,或者加一些冰水。
这个过程就像是反应中的变化,外界因素的影响让你不得不去寻找解决方案。
勒夏特列原理正是告诉我们,不论是什么情况,系统总是会试图去恢复那个最初的状态。
如果我们把这个原理放到生活中,很多时候我们都在寻找一种平衡,工作和生活,朋友和家庭,甚至吃饭的时候选择甜点和主菜。
每当我们感到失衡,总是会试图调整,试图找到那个刚刚好的状态。
有时候这需要勇气,尤其是面对不如意的事情,但正如勒夏特列所说,变化是常态,接受并调整才是智慧。
说到调整,这个过程可能是漫长的。
比如当你失去了工作,生活瞬间变得一团糟,失去的不是工作,而是一种安全感。
勒夏特列原理在生活中的应用首先,勒夏特列原理在工程实践中的应用非常广泛。
在热机的设计与研发中,勒夏特列原理是一个重要的指导原则。
热机的主要任务是将热能转变为机械能,而根据勒夏特列原理,热机的效率是有限的,存在一定的熵增。
因此,工程师在设计热机时需要考虑如何最大限度地提高效率,并减小能量的损失。
勒夏特列原理的应用可以帮助工程师优化热机的结构与工艺,提高热机的效率,降低能源消耗。
其次,勒夏特列原理在能源开发与利用中也有着重要的应用。
能源是现代社会发展的基础,而勒夏特列原理可以帮助我们理解能源的转化与利用过程。
例如,在能源领域中,我们常常使用液化天然气(LNG)作为燃料。
勒夏特列原理可以帮助我们分析LNG制冷、液化过程中液化气体的热力学特性,进而优化液化过程,提高能源利用效率。
此外,勒夏特列原理还在化学工程领域中发挥着重要作用。
例如,在化工生产过程中,常常需要涉及反应热的计算与控制。
勒夏特列原理可以帮助工程师预测反应热的变化范围,分析物料的能量变化,并在实际生产过程中进行热能的调控与优化。
此外,勒夏特列原理也可以用于分析和设计化工过程中的换热设备,如冷却器、加热器等,帮助工程师合理使用能源,实现能量的转换和转移。
此外,勒夏特列原理在生物物理领域的应用也非常重要。
生物物理过程中,分子间的相互作用和热力学特性对于生物反应和生命的运行起着决定性的作用。
勒夏特列原理可以帮助我们理解生物体内分子间的相互作用和能量转移过程,从而揭示生命系统的运行机制。
例如,在药物设计领域,勒夏特列原理可以用来研究药物与受体的相互作用和能量转移,帮助科学家设计出更有效的药物分子。
最后,勒夏特列原理在环境保护领域中也有着重要的应用。
环境保护是当今社会所面临的重要任务之一,而勒夏特列原理可以帮助我们分析能量转化与消耗过程中的能源损失和熵增,从而减少能源的消耗和环境污染。
例如,在节能减排中,我们可以通过分析能源转换和利用过程中的热力学特性,设计出更高效的能源利用方式,降低碳排放和环境负荷。
熵理论在物理学和化学中的特殊体现楞次定律一勒夏特列原理浅论熵,一般是指一个体系的混乱程度。
首先是在热力学里被提出来的,后来被演绎到信息论中,之后社会学,文学等等都不同程度受到“熵”这个概念的影响。
显然可以用熵理论来解释(熵理论现在还不完备,存一定疑问,不过这个疑问是建立在对人类怀疑的基础上,个人以为,若对人类的理性有充分的信心,那么)一般情况下,一个体系的平衡状态即稳定状态就是其熵值最大的状态,如果被打破的话,或者撤销外界作用,该体系会自动进化到熵最大的状态,热力学第二定律就是这个的反映:热量不可能自发地从低温物体传到高温物体,即热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化;同样的,以这个观点看“楞次定律与勒夏特列原理”,两者都是外界试图干涉一个封闭的系统,而引起的系统的抵抗罢了,削弱改变无非是向更无序或者说“逆人类之序”的方向进行,到目前为止,我们还找不到热力学第二定律的反例,这说明,我们人类的秩序某种层面上和宇宙的秩序是相矛盾的(这个说起来就麻烦了,中国古代的老子就认为我们人类是在退化,而不是进化,因为我们自以为发展进步的地方,未必是宇宙其余地方所前进的地方,但是人类又是宇宙的一份子,(这个建立在宇宙存在的前提下),这种矛盾似乎在人类诞生之日起就存在,therfore,《圣经》上说智慧之果是罪恶的)。
哲学上未必有统一的意见,但是在科学上迟早会被归结为一个原理的,“熵”的概念是很有希望的一种。
化学家说:“在一个平衡体系中,若改变影响平衡的一个条件,平衡会向减弱这种改变的方向移动。
”物理学家说:“在电磁感应中,感应电流产生的磁场会阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
”化学家说:“增加反应物浓度,平衡会向正反应方向移动,以减弱反应物浓度的增加;减少反应物浓度,平衡会向逆反应方向移动,以减弱反应物浓度的减少。
”物理学家说:“当穿过闭合回路的磁通量增加时,会感应出与原磁场方向相反的磁场,以阻碍磁通量的增加;当穿过闭合回路的磁通量减小时,会感应出与原磁场方向相反的磁场,以阻碍磁通量的减小。
走出勒夏特列原理的误区浓度、压强、温度对化学平衡的影响可以概括为平衡移动原理,又称之为勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强、温度等)平衡就向减弱这种改变的方向移动。
该原理是判断平衡移动方向的重要依据,适用于所有的动态平衡,如:化学平衡、电离平衡、溶解平衡等。
然而,有的学生在解题过程中用勒夏特列原理却得出错误的结论,究其原因,是因为没有真正理解勒夏特列原理,陷入了勒夏特列原理的误区。
现举例说明:1.改变条件却没有改变平衡例1:某密闭容器,放入一定量的SO2、O2,发生反应2SO2+O2 2SO3(正反应放热),在达到平衡后,采取下列措施可以使得平衡向右移动的为()A.通如N2 B.升温 C.减少体积 D.加入SO3易错选:A错选原因:A选项中通入氮气之后,因为是密闭容器,所以容器内的压强增大,由勒夏特列原理可知,平衡向体积减少的方向移动,所以平衡向右移动。
错选分析:在影响平衡的条件中,压强改变平衡是通过改变反应物的浓度来改变的,通入氮气后,反应物的浓度并没有改变,所以平衡不移动。
勒夏特列原理是在平衡移动的成立,平衡不移动,勒夏特列原理就不适用。
而勒夏特列原理只适用于改变条件能导致平衡移动的反应。
正确选项:B[总结]:密闭容器中进行的可逆反应,达到平衡后,在温度不变的条件下,通入不参加反应的气体,如:N2 、稀有气体等,平衡并没有移动,此时就不能用勒夏特列原理。
2.只有一种反应物例2:在恒温时,一固定容器内发生如下反应2NO2(g) N2O4(g)(正反应放热),达到平衡后,若分别单独改变下列条件,重新达到平衡后,能使平衡混合气体的相对分子质量减小的是()A.通入Ne B.通入NO2 C.通入N2O4 D.降低温度易错选:B错选原因:通入NO2 后,NO2的体积分数增大,由勒夏特列原理可知,平衡向减弱这种改变的方向进行,但是不能消除这种改变,故NO2的体积分数最终还是增大的,所以混合气体的平均相对分子质量变小。
★楞次定律楞次定律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
楞次定律还可表述为:感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。
楞次定律公式:E = vBL (v为杆在磁场中移动的速度)楞次定律(Lenz's law)是一条电磁学的定律,可以用来判断由电磁感应而产生的电动势的方向。
它是由俄国物理学家海因里希·楞次(Heinrich Friedrich Lenz)在1834年发现的。
1834年,物理学家海因里希·楞次(H.F.E.Lenz,1804-1865)在概括了大量实验事实的基础上,总结出一条判断感应电流方向的规律,称为楞次定律(Lenz law )。
简单的说就是“来拒去留”的规律,这就是楞次定律的主要内容。
楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。
正如勒夏特列原理是化学领域的惯性定理,楞次定律正是电磁领域的惯性定理。
勒夏特列原理、牛顿第一定律、楞次定律在本质上一样的,同属惯性定律,同样社会领域也存在惯性定理。
这再一次印证了马克思关于事物是普遍联系的论断。
物理表述楞次定律可概括表述为:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
[2]表述特点楞(léng)次定律的表述可归结为:“感应电流的效果总是反抗引起它的原因。
” 如果回路上的感应电流是由穿过该回路的磁通量的变化引起的,那么楞次定律可具体表述为:“感应电流在回路中产生的磁通总是反抗(或阻碍)原磁通量的变化。
”我们称这个表述为通量表述,这里感应电流的“效果”是在回路中产生了磁通量;而产生感应电流的原因则是“原磁通量的变化”。
可以用十二个字来形象记忆“增反减同,来拒去留,增缩减扩”。
如果感应电流是由组成回路的导体作切割磁感线运动而产生的,那么楞次定律可具体表述为:“运动导体上的感应电流受的磁场力(安培力)总是反抗(或阻碍)导体的运动。
”我们不妨称这个表述为力表述,这里感应电流的“效果”是受到磁场力;而产生感应电流的“原因”是导体作切割磁感线的运动。
楞次定律及其解题应用作者:张克福来源:《阜阳职业技术学院学报》2020年第01期摘要:楞次定律是能量守恒和转化定律的必然要求和自然体现,感应电流的效果总是反抗或阻碍引起感应电流的原因。
楞次定律与化学中的勒夏特列原理非常相似:稳定平衡系统遭到破坏时,会阻碍破坏,并試图朝着恢复原来状态的方向发展。
据此不仅可以更深刻地理解楞次定律的本质,而且更有利于解决相关问题。
关键词:楞次定律;能量守恒;平衡系统中图分类号:O441文献标识码:A文章编号:1672-4437(2020)01-0106-03俄国物理学家1833年11月提出著名的楞次定律,明确了确定回路中感应电流方向的基本法则。
这个定律表明,闭合回路中感应电流的方向,总是使它产生的磁场去反抗(阻碍、阻止)产生它的磁通量的变化(增加或减少)。
正确理解楞次定律的内涵对理解电磁感应现象本质以及利用其解决相关问题具有重要意义。
一、楞次定律的内涵楞次定律中有两个关键词,分别是阻碍和变化。
要正确理解楞次定律,就必须正确理解“阻碍”“变化”,也就是说正确理解谁变化、如何变化、谁阻碍、阻碍谁。
首先应该明确是闭合回路中的磁通量发生“变化”,或增大,或减小。
这样就导致在闭合回路中激发感应电流,感应电流产生磁场,在闭合回路中就要产生磁通量,而新产生的磁通量要“阻碍”原磁通量的“变化”。
也就是说,如果通过原来回路中的磁通量增加,那么新产生的磁通量就要与其反向,阻碍其增加,如果原回路中的磁通量减小,那么新产生的磁通量就要与其同向,阻碍其变小。
感应电流激发的磁场,是阻碍原磁通量的“变化”,而不是阻碍磁通量本身,更不能简单理解为相反。
二、楞次定律的核心本质楞次定律要求的“阻碍”“磁通量的变化”本质上是能量守恒和转化定律的必然要求和自然体现。
激发感应电流本身及其产生的效果(转化为焦耳热或机械能)一定要消耗外界的能量,而这部分能量正是由外界因素的变化提供或转化的。
由于消耗了能量,因此感应电流的效果总是阻碍(反抗或削弱)原来的变化。
勒夏特列原理和愣次定律带来的启示
1833年,楞次在概括了大量实验事实的基础上,总结出一条判断感应电流方向的规律:感应电流的效果,总是阻碍引起感应电流的原因。
人教版物理教材将楞次定律表述为:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
1888年勒夏特列提出平衡移动原理:当改变影响平衡的一个条件,平衡会向着能够减弱这种改变的方向移动,但平衡的移动不能完全消除这种改变,总会留下条件改变的痕迹。
人教版化学教材将勒夏特列原理表述为:如果改变影响平衡的条件之一(如温度,压强,以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
两种科学思想的相似性,让喜欢动脑的同学大呼过瘾。
两者在学习时段上也很接近,理解了楞次定律,就很易理解勒夏特列原理;理解了二者,则对科学思想有了融会贯通之感。
楞次定律的关键在“阻碍”二字,所以楞次定律可理解为:当穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反;当穿过闭合回路的磁通量减小时,感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同。
显然不能将“阻碍”理解为“阻止”。
同样勒夏特列原理的关键在“减弱”二字,它包含着移动方向和数量变化两方面的“减弱”。
显然也不能将“减弱”理解为“减除”。
楞次定律、勒夏特列原理揭示了自然界本身固有的规律——总是要想维持原来固有的状态。
即当固有状态由于某种“力量”改变时,必然产生
一种“反力量”阻止原有状态的变化。
其规律的核心本质还是质量守恒和能量守恒。
外界条件对平衡的破坏是通过改变体系内物质组成和能量来实现的,根据质量守恒和能量守恒定律,不管体系本身如何调节,都不能将向封闭体系内加入的物质或能量完全消除,也不能使损失的物质或能量完全弥补,所以说,这种改变只能被减弱而不能被完全消除。
体会规律,感受科学之真,思想得到升华。
启示一:上升到哲学层面
1.变化的方向。
如果这些定律被违背,就有可能制造出永动机来。
以楞次定律为例,只要不产生阻力,那么就能设计出一个可以源源不断地对外做功的第一类永动机来。
如果勒夏特列原理被违背,实际上平衡常数也就不再存在了,如不能想象:升温使可逆反应向放热方向移动,放出的热又升温使反应又向放热方向移动……真的如此,那设计出第二类永动机也就变成可能。
2.变化的大小。
从前面的讨论我们已经知道了必须产生某种阻力,但是为什么阻力不直接等于外界所施加的力呢?这还是要用能量守恒定律来解释:因为外力已经对系统产生了一定的作用(例如做功),因为系统的能量要守恒,如果系统完全回到外力对系统没有做功前的情况,那么就意味着外力对系统做的功完全消失了,这是不可能发生的,因此那种“阻力”一定会小于最初给的作用。
启示二:科学之美
科学之美不仅美在其外,更深藏于内。
科学原理、定律看似单调、抽象、枯燥,实际上包含着丰富的审美内容。
科学原理与定律用高度简练、
概括、准确的语言,揭示了大自然中纷繁复杂的物质变化。
这种高度凝炼的简约之美,是深奥的、理性的、智慧的,没有明显的感性形象,需要用审美的眼光去体会。
启示三:学以致用
勒夏特列原理是自然辨证法在自然科学中的具体化,它不仅适应于化学平衡,而且广泛适应于宇宙间的一切动态平衡体系,从化学到物理学,从生理学到生物学,从经济学到社会学,无一不遵从“泛化的勒夏特列原理”——承受外加限制条件的系统具有反抗(减弱)外加限制条件改变的能力。
有人说,人类的情绪也符合勒夏特列原理——你有一个快乐的系统,若有人让你不快乐,你一定会自己找回快乐。
人生也如是,只要你的意志够坚定,一切都只是“阻碍但不能阻止”。
启示四:取法乎上,得乎其中
极值是我们的希望,但永远不能到达。
改变反应体系,建立新的反应环境,才能实现新的平衡。
付出一分努力,并不能得到一分回报。
要达到理想状况,得付出加倍的努力。
对学生的学习是如此,对教师的教学也是如此,对人生更是如此。
如同我们研究化学平衡一样,改变条件的目的就是让化学平衡移动到我们所希望的状态,奋斗人生的目的也是希望能到达我们所期望的目标。
启示五:教学合力
教师要努力提高自身素质,多理解其他学科知识,融会贯通,学会借力,提高教学能力。
不同学科,相似原理。
老师要帮助学生发展思维,突破学科约束,培养创新人才。
2014年8月。