動態平衡

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1物理平衡編輯物理動態平衡Physical dynamic balance在有關物體平衡的問題中存在著大量的動態平衡問題所謂動態平衡問題就是通過控制某一物理量使物體的狀態發生緩慢變化分析動態平衡問題通常有兩種方法1解析法對研究對象的任一狀態進行受力分析建立平衡方程求出應變參量與自變參量的一般函數式然後根據自變參量的變化確定應變參量的變化2圖解法對研究對象進行受力分析再根據平行四邊形定則或三角形定則畫出不同狀態下的力的矢量圖畫在同一個圖中然後根據有向線段表示力的長度變化判斷各個力的變化情況

物質的動態平衡是指相對獨立物質內部所有微觀粒子相對運動所產生的能量綜合效果而給外觀界帶來的整體反映

對於相對獨立運動的分子來說內部原子電子的綜合的動態反映在外觀上則表現為分子的平衡運動

首先要指出的是

1 動態平衡反映的是事物內部總量的變化規律而個體則應遵從運動平衡規則

2 事物的動態平衡是相對的而不是絕對的是運動的而不是靜止的是變化的而不是永恆不變的

3 事物的動態平衡是事物內部自發調節的是由事物內部的全部個體綜合運動所產生的結果

動態平衡反映了事物內部總量的變化規律即指總量內部各組成要素之間具有相對平衡關係就是說對於具有總量的事物我們就可稱其為總量的動態平衡

物質的運動平衡是建立在相對獨立物質做獨立運動時表現在其外部所遵從的規律而物質的動態平衡是建立在相對獨立物質內部所有微觀粒子的相對運動而產生的能量綜合效果二者的指向是不同的其實按嚴格意義來講它們共同反映了事物的兩個方面

一運動平衡反映了物質外部的整體性而動態平衡反映了物質內部微觀組成的分散性它們即可以同時反映同一事物外內部的兩個方面也可以分別反映不同事物的各個層面

通常我們將物質稱為動態的在我們未搞清這些物質或組成粒子的運動規律在沒有把這些物質或粒子的個別運動與宏觀物質的整體運動系統地結合起來的時候我們就認為該物質特別是其微觀組成粒子的運動是無規則的紊亂的或只能簡稱為動態的而恰恰是我們從物質的整體性出發去探討該物質的微觀組成就會發現這些動態的物質或粒子的集合運動有規律可言即就物質的整體性上來講是運動平衡的而按其組成該物質的眾多粒子集合的整體觀察性來講是動態平衡的

二宏觀物質的運動平衡是由其內部各微觀粒子的綜合運動決定的

宏觀物質運動的動因是由其內部所有微觀粒子的集體運動所產生的能量綜合效果決定的即對於一個相對複雜的宏觀物質外部的變化它的確定因素在其內部在其內部各微觀粒子的綜合運動這與對立統一規律揭示的事物發展的根本動力在於事物內部在於事物內部的矛盾性是相符合的

三宏觀物質內部相對獨立的微觀粒子的單獨運動也遵從運動平衡規則

宏觀中存在著微觀微觀中也有宏觀的影像我們所說的宏觀與微觀都是相對而言的對於組成宏觀物質的某一具體微觀粒子來講它的獨立運動也遵從運動平衡規則如電子繞原子核運動

四可以用物質的宏觀運動去推論微觀組成或用微觀組成去推論宏觀物質的運動方向速度變化周期所有微觀粒子的合力則是規定了該物質運動方向的力這個合力使得該物質做平衡運動即由宏觀物質去推斷微觀集合狀態我們便能夠得出物質動態平衡的結論

當然這裡我們所論述的平衡都是相對的瞬態的而不是絕對的這個論斷也是需要科學去嚴格證明也要接受實踐的檢驗

2化學平衡編輯處處可見的動態平衡

在我們的生活中許多狀態都處於一種動態平衡中例如大氣平衡水平衡物理平衡化學平衡生態平衡人體體液酸鹼平衡人口發展平衡貿易平衡供求平衡等在高中學習階段我們也將接觸許多平衡體系因此了解和學習有關動態平衡的知識將具有極其重要的意義

動態平衡

動態平衡是物質系統在不斷運動和變化情況下的宏觀平衡世界上沒有絕對的靜止的平衡平衡是一個動態的過程例如密閉容器內水的氣一液平衡液態水和水蒸氣的平衡可用下式來表示

H2O(l)DH2O(g)

如果單位時間內從液相XX氣相的水分子數水的蒸發恰好等於從氣相XX到液相的水分子數水的凝聚該體系就不再有凈的變化即密閉容器中水的蒸氣壓趨於某一定值此時出的蒸發和水蒸氣的凝聚處於平衡狀態而且是一種動態平衡因水的蒸發與凝聚仍在不斷進行這雖然是水的狀態的動態平衡過程但其思想方法同樣也適用於一切的動態平衡過程

動態平衡與物理學中的勒沙特列原理

勒沙特列原理當改變動態平衡系統的一種外界條件如濃度壓強或溫度等時平衡就被打破並向能夠減弱這種改變的方向移動該原理不僅適用於物理化學平衡體系更是自然界中的一條普遍規律它對於所有的動態平衡都是適用的也適用於物理平衡例如水的三態變化升高溫度平衡向吸熱方向移動有利於水蒸發為氣態降低溫度平衡向放熱方向移動有利於水凝固成冰

化學平衡是動態平衡

19世紀50-60年代熱力學的基本規律已明確起來但是一些熱力學概念還比較模糊數字處理很煩瑣不能用來解決稍微複雜一點的問題例如化學反應的方向問題當時大多數化學家正致力於有機化學的研究也有一些人試圖解決化學反應的方向化學反應的方向問題這種努力除了質量作用定律之外還有其他一些人試圖從別的角度進行反應方向的探索其中已有人提出了一些經驗性的規律

在這一時期丹麥人湯姆生和貝特羅試圖從化學反應的熱效應來解釋化學反應的方向性他們認為反應熱是反應物化學親合力的量度每個簡單或複雜的純化學性的作用都伴隨著熱量的產生貝特羅更為明確地闡述了與這相同觀點並稱之為最大功原理他認為任何一種無外部能量影響的純化學變化向著產生釋放出最大能量的物質的方向進行

19世紀60-80年代霍斯特曼勒夏特列和范霍夫在這一方面也做了一定的貢獻首先霍斯特曼在研究氯化銨的升華過程中發現在熱分解反應中其分解壓力和溫度有一定的關係符合克勞胥斯一克拉佩隆方程dp/dt=Q/T(V'-V)

其中Q代表分解熱VV'代表分解前後的總體積范霍夫依據一述方程式導出的下式

lnK=-(Q/RT)+c

此式可應用於任何反應過程其中Q代表體系的吸收的熱即升華熱范霍夫稱上式為動態平衡原理並對它加以解釋他說在物質的兩種不同狀態之間的任何平衡因溫度下降向著產生熱量的兩個體系的平衡方向移動1874年和1879年穆迪埃和羅賓也分別提出了這樣的原理穆迪埃提出壓力的增加有利於體積相應減少的反應發生在這之後勒夏特列又進一步普遍地闡釋了這一原理他說處於化學平衡中的任何體系由於平衡中的多個因素中的一個因素的變動在一個方向上會導致一種轉化如果這種轉化是惟一的那麼將會引起一種和該因素變動符號相反的變化

然而在這一方面做出突出貢獻的是吉布斯他在熱力化學發展史上的地位極其重要吉布斯在勢力化學上的貢獻可以歸納4個方面第一在克勞胥斯等人建立的第二定律的基礎上吉布斯引出了平衡的判斷依據並將熵的判斷依據正確地限制在孤立體系的範圍內使一般實際問題有了進行普遍處理的可能第二用內有熵體積代替溫度壓力體積作為變數對體系狀態進行描述並指出湯姆生用溫度壓力和體積對體系體狀態進行描述是不完全的他倡導了當時的科學家們不熟悉的狀態方程並且在內能熵和體積的三維坐標圖中給出了完全描述體系全部熱力學性質的曲面第三吉布斯在熱力學中引入了濃度這一變數並將明確了成分的濃度對內能的導數定義為熱力學勢這樣就使熱力學可用於處理多組分的多相體系化學平衡的問題也就有了處理的條件第四他進一步討論了體系在電磁和表面的影響下的平衡問題並且他導出了被認是熱力學中最簡單最本質也是最抽象的熱力學關係即相律在而平衡狀態就是相律所表明的自由度為零的那種狀態

吉布斯對平衡的研究成果主要發表在他的三篇文章之中1873年他先後將前兩篇發表在康涅狄格州學院的學報上立即引起了麥克斯韋的注意吉布斯前兩篇文可以說只是一個準備1876年和1878年分兩部分發表了第三篇文章-關於復相物質的平衡文章長達300多頁包括700多個公式

對於吉布斯的工作勒夏特列認為這是一個新領域的開闢其重要性可以與質量不滅定律相提並論然而吉布斯的三篇文章發表之後其重大意義並未被多數科學家們所認識到直到1891年才被奧斯特瓦德譯成德文1899年勒夏特列譯成法文出版之後情況頓然改變

路易斯所提出的逸度與活度的概念使吉布斯的理論得到了有益的補充和發展從而使人們有可能將理想體系的偏差進行統一使實際體系在形式上具有了與理想體系完全相同的熱力學關係式

3生態平衡編輯在生態系統內部生產者消費者分解者以及非生物環境之間在一定條件下保持著能量與物質輸入輸出的動態的相對穩定稱為生態平衡任何一個生態系統都遵循著由低級向高級由簡單向複雜的演變規律因而形成有層次的相對穩定的動態平衡它總是在不平衡平衡不平衡的發展過程中進行物質和能量的交換推動自身的變化和發展

4生理平衡編輯人體可以看成是一個龐大複雜的生物化學系統人體中存在許多平衡系統如水平衡電解質平衡酸鹼平衡體溫的恆定等等這些平衡系統維持人類的生命保證人體正常的生理活動因此了解認識這些平衡就顯得迫切和重要

生理平衡(2張)

5經濟平衡編輯動態平衡是指不強調一年的國際收支平衡而是以經濟實際運行可能實現的計劃期為平衡周期保持計劃期內的國際收支均衡

經濟動態平衡(4張)

來源70年代以來許多資本主義國家已經不強調以年末的國際收支平衡為目標而是以經濟實際運行可能實現平衡的計劃期為平衡周期這主要是出於兩個方面的原因一是國際收支逆差變得越來越經常二是國際收支的不平衡可以作為一種手段來實施經濟政策於是出現了動態平衡

特點動態平衡的特點是

(1)根據經濟波動和經濟增長的需要為基礎確定若干年為平衡期

(2)動態平衡以一定時期的國際收支平衡為一個基本目標同時還以國民經濟增長為另一個基本目標這兩個目標是相輔相成互相補充的是比較靈活的雙重目標的方式

(3)動態平衡在實現雙重目標的過程中根據一國的具體情況允許出現不平衡待經濟實力增強后再達到國際收支平衡

(4)動態平衡在計劃平衡期內隨著經濟的增長有一定的收支差額因而對一國經濟產生較大的影響動態平衡和靜態平衡有密切的聯繫靜態平衡是動態平衡的基礎動態平衡是靜態平衡的彙集

應用在實際情況中許多資本主義國家在考慮國際收支平衡時以靜態平衡為主兼用動態平衡即採用兩種平衡來計劃國際收支的平衡

6社會平衡編輯社會平衡即社會發展與人口平衡人口原理中認為人口的增殖力無限土地為人類提供生產生活資料的能力有限人口若不受抑制便會以幾何比率增加而生活資料卻僅僅以算術比率增加在此基礎上又提出了三個著名的人口命題1人口的增加必然受生活資料的限制2當生活資料增加的時候人口總是增加3較強的人口繁殖力為貧困和罪惡所抑制因而實際人口同生活資料保持平衡


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