2011年8月26日 星期五

自發性反應程序 Spontaneous Processes(二)

化學原理啟迪232
1.     亂度機率probability有密切的關係。亂度機率的觀念重點是,如果某個特定狀態有許多管道可達成,那麼要製造出那個狀態的可能性就愈高。換句話說,最有機會存在的狀態就是自然就能自發性地達成的狀態。
2.     這個結論並不令人意外,困難之處在於把這個觀念與現實生活的反應程序連結。舉例來說,鋼鐵自發性生鏽跟亂度造成的機率有什麼關係?如果能瞭解焓與自發性的關係,就能回答這一類的問題。
3.     我們將用理想氣體擴散到真空空間的簡單反應,探索這個關連性。為什麼氣體擴散到真空空間的反應過程是自發性的?是什麼造成氣體擴散成均勻狀態?驅動這個反應結果的力量是機率。
4.     因為讓氣體均勻散布到容器中的方法,遠多於達到其他狀態的方法,所以氣體會自發性地達到均勻分布的狀態。
5.     為了瞭解這個結論怎麼來,我們將簡化系統,思考只有4個氣體分子在2個貫通的球體容器中,可能的排列組合。
6.     到底有幾種可能的排列組合?排列組合Ι只有一種方式達成,所有的氣體都集中在其中一端的球體容器中。排列組合Ⅱ有四種方法達成;每一種特定的排列方式稱為微觀狀態microstate
7.     排列組合Ι有一個微觀狀態;排列組合Ⅱ有四個微觀狀態;排列組合Ⅲ有六個微觀狀態(有六種方法達成)。哪一種排列組合比較容易發生呢?有最多管道可達成的狀態,排列組合Ⅲ是最可能存在的狀態。各種排列組合的機率是, 組合:組合:組合Ι641
8.     我們已經發現一個重要的原理,特定排列組合的發生機率,取決於達到那種排列組合的方法數(微觀狀態)。
9.     當分子數量十分龐大時,這個原則對反應結果的影響更顯著。1個氣體分子在2個連通的球體容器的左邊球體,這是2個可能的排列組合(1個氣體分子在左邊或1個氣體分子在右邊)中的其中1個可能的組合,機率是1/2
10. 2個氣體分子都在2個連通的球體容器的左邊球體,在4種可能的排列組合中,只有1個機會會發生這種情形,機率是1/4
11. 隨著分子數量上升,它們都在容器左邊球體的機率跟著下降。
12. 1mole氣體來說,所有氣體分子都在左邊球體的可能性微乎極微,因此我們可說,這種情況是永遠不會發生的。
13. 所以在2個連通的球體容器其中一端的氣體,最後一定會自發性地擴散到整個容器,因為當氣體分子數量非常龐大時,球體兩端都有一樣數量的氣體分子的微觀狀態數量也會非常龐大(兩邊容器的氣體數量一樣的機率很高)。
14. 另一方面,所有氣體都集中在2個連通球體容器的其中一端,
雖然不能說這是不可能的情形,但確實是極度不可能,因為只有1個微觀狀態能達到這種排列組合。因此這個反應不會自發性地發生。
15. 每一種排列組合的可能性,稱為「位置機率 positional probability」,這是指要達到特定狀態,空間中各種可能的排列組合的數量(位置微觀狀態 positional microstates)。
16. 氣體被放入一個真空的容器,最終會均勻擴散到整個容器,因為均勻擴散的狀態具有最高度的位置機率
17. 物質狀態改變也會影響位置機率。一般而言,物質從固態變成液態,再變成氣態位置機率會增加。
18. 1mole的物質在固態時的體積,比氣態時的體積小很多。固態下分子彼此緊緊靠在一起,它們的位置選擇相較之下非常少;氣態下分子彼此距離很遠,它們有非常多的位置可選擇。
19. 位置機率也可用來解釋調製溶液。混合二種純物質會造成各物質的位置機率提高(正數)。混合之下的微觀狀態,遠比物質各自獨立的微觀狀態多許多,因為混合溶液中的每個分子的活動空間增加了。
20. 舉例來說,當2種溶液混合時,每種溶液的分子得到更大的活動空間,因此可選擇的空間位置更多了。
n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl Chemical Principles
徐弘毅:
1.     什麼是最大亂度?最大亂度,就是出現的機率最高、有最多種管道可以達成的狀態;所有的物質都會朝向最大亂度進行反應,這就是熱力學第二定律。
2.     人類社會一定會逐漸走向追求理性、自由、公平正義的社會狀態。每一個民族發展的速度也許不同,關鍵是國民受教育的水準。中國一定會走向自由民主的社會,問題是還需要五十年,還是五百年?
3.     一個國家如果多數的人都有心在追求最大亂度,追求理性、自由、公平正義,那麼這個國家的學術與所有工業的發展,一定愈來愈有創意;相對地,任何社團組織如果存在獨裁模式,追求一黨獨大,那麼支持群眾流失的速度就會愈來愈快。
4.     台灣未來的政治發展,是不是一定走向國民黨與民進黨兩黨獨大?絕對不是!因為台灣的社會大眾在『追求理性、自由、公平、正義的精神意志』,超過多數的政客,只有在這點上可以成為社會大眾楷模的菁英,才有可能長時間成為領袖,其餘的很快都會被淘汰。
5.     國民黨目前唯一的政治明星是馬英九,年紀比馬英九大的政客幾乎都被社會大眾淘汰了,為什麼?因為他們違反最大亂度的原則,他們人生的志願不是在追求「理性、自由、公平正義」。無論如何四年以後,馬英九也一定會被台灣的社會淘汰。
6.     機率最高的狀態,就是最容易發生、最合理的狀態。物質世界所有的分子,自然而然朝向出現機率最高、有最多種管道可以達成的狀態來進行反應,這就是自發性程序
7.     台灣的社會多元、自由競爭,因此也追求法治來維持公平正義的競爭;當台灣的司法官沒有辦法滿足絕對多數百姓的公平正義理想的時候,司法官就會成為全民公敵、社會敗類,也是社會大眾最唾棄的一種職業。台灣檢察官一審失敗機率大概有一半,就證明台灣的檢察官的知識水準是社會底層,不如一般記者;恐龍法官也不遑多讓。
8.     每一種狀態,它的分子可能的排列組合數量,稱為「位置機率」;某個狀態可能的排列組合數量愈多,這個狀態的位置機率愈高。例如,氣體均勻擴散到整個容器裡,氣體分子可能的排列組合數量最多,因此「位置機率」最高。
9.     在一個追求理性、自由、公平競爭的社會,具有真才實學的人,他獲得財富與社會地位的機率就愈高;虛有其表、說謊成習的人,他的財富與社會地位就會愈來愈降低,縱使是權貴二代也不例外。
10. 在一個追求理性、自由、公平競爭的社會,養成「多元學習、五育均衡並重生活習慣」的人,他一定年紀愈大愈有智慧,對社會的貢獻度也愈大;靠外表包裝、形象塑造來獲取權力、財富的人,社會競爭力就會愈來愈弱。
11. 擁有二種不同領域的頂尖專長的人,就是在自由民主社會最有競爭力的人,他的位置機率最高。
12. 為什麼馬英九的民調支持度沒有辦法大幅領先蔡英文?因為馬英九沒有專業技能、沒有一技之長、考不上律師執照沒有國際學術地位、從政以來也沒有明顯重要的政績、經常說話不算話、沒有真才實學,縱使2012不小心當選總統,未來的前途一定更加悲慘。為什麼蔡英文的民調支持度沒有辦法大幅領先馬英九?原因跟馬英九一樣。
13. 宋楚瑜省長卸任後,如果發憤圖強鑽研學識,成為國際一流的大學者,今天他的民調支持度一定超過蔡英文;宋省長卸任後如果不斷親自輔導台灣的中小企業的行政效率通過國際ISO認證,那麼宋楚瑜現在的民意支持度絕對超過馬英九。
14. 馬英九所有的毛病,宋楚瑜都有。理性的社會大眾,絕對不可能支持比自己愚蠢的人,所以張忠謀、郭台銘、林百里、王雪紅絕對不可能把票投給這三個人。

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