热力学第二定律中的社会发展观教育

　　摘要：***总书记在2016年2月全国高校思想政治工作会议上讲话指出："我们要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面".因此，"课程思政"的理念应浸润到教学过程的每个细节。

　　关键词：热力学第二定律； 化学哲学； 课程教育；

　　化学是高校工科学生必修的一门重要的基础课，是自然科学中的一门重要学科，是研究物质的组成、性质与变化的科学。在化学中所揭示的自然变化的基本规律，是对学生进行课程思政教育的最佳选择。在当代，化学的研究对象已经从宏观进入了宇观和微观，从专门的领域进入了多学科多领域的融合。世界是由物质组成的，而物质总是在运动变化的，所以无论哪个领域，都是研究考察运动着的事物，研究自然以及社会乃至宇宙的变化规律，构思未来的发展前景[1].无论宇观世界、宏观世界以及微观世界，都会遵循一些共同的变化规律，人类社会的发展也不例外。本文通过剖析热力学第二定律，即变化的方向和限度问题，揭示社会发展的一般规律，使学生树立科学的人生观、世界观和价值观。

　　一热力学第二定律的提出

　　在十九世纪，第一次工业革命出现，其标志是蒸汽机的发明和应用。在人们对蒸汽机（后统称热机）进行研制和改进的过程中，能量守恒定律和热功当量等理论得到了发展，奠定了化学热力学的基础。热力学第二定律正是在此基础上提出的。

　　热机的工作原理如图1所示，热机中的工作物质从高温热源T1吸热Q1,然后做功W,余热Q2释放入低温热源T2.则热机效率h应为

　　从式中可以看出，热机的效率总是小于1,即热机所吸收的热不能全部用来做功。

　　1824年，法国陆军工程师卡诺在他发表的论文《论火的动力》中提出了著名的"卡诺定理",找到了提高热机效率的根本途径。从1840年到1847年间，在迈尔、焦耳、亥姆霍兹等人的努力下，热力学第一定律以及更普遍的能量守恒定律建立起来了。1850年，克劳修斯重新审查了卡诺的工作，考虑到热传导总是自发地将热量从高温物体传给低温物体这一事实，得出了热力学第二定律的初次表述，即："热不可能自发地从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化。"

　　图1 热机工作原理示意图  

　　与此同时，开尔文也独立地从卡诺的工作中得出了热力学第二定律的另一种表述，即："不可能从单一热源吸收热使之完全变为功，而不发生其它的变化。"

　　克劳修斯从热传递的角度描述了热力学第二定律，而开尔文（Kelvin）的说法反映了热功交换的方向，换句话说："热不能完全转变为功".后来奥斯特瓦德（Ostward）发现，假如可以从单一热源吸热使之完全用来做功，比如一台机器从太空或者海洋吸收能量然后推动航天器或轮船运动做功，这样的机器可称作"第二类永动机",那么根据前文可知，"第二类永动机是不可能造成的".[2]

　　二变化的方向与熵

　　熵是系统混乱度的量度，混乱度越大，越无序，越复杂，熵值越大；越有序，越简单，熵值越小。根据热力学第二定律，在一个隔离系统中，没有环境影响时，就其自身来说，熵值总是增大的，一切变化总是趋于无序的。[2]

　　如果把研究对象看做一个小小的隔离系统，其必然自发朝向混乱度增加的方向变化，最终变得混乱无序。大到地球上每一个国家，小到一个企业单位，一个家庭，若没有一个共同遵守的约定，或者法律，或者道德，或者家风家规，则总是趋于混乱无序，最终走向破败毁灭，因此社会学中，常把法律、道德、规则等称作负熵。古人常说"向死而生",则是从生理上阐明生命的变化过程，青少年时期，新陈代谢旺盛，新的细胞产生速率远远大于旧的细胞的衰老死亡速率，负熵起主要作用，所以渐渐成长；成年后，细胞器官的衰老速率增大，人体熵值增大，所以人渐渐衰老最终走向死亡。

　　三变化的限度与平衡

　　化学变化过程中，反应物会转化为产物，同时，产物也会变为反应物，是物质矛盾斗争的过程，矛盾的双方既对立又统一，双方互为存在的前提。一定条件下，环境固定，则无序的变化进行到一定程度总会稳定下来，矛盾双方趋于统一，宏观上看静止了，称达到了平衡。这就是一定条件下变化的限度。但是这种平衡往往是暂时的、有条件的，当外部条件发生变化，平衡就会被打破，矛盾加剧，然后再经过一段时间，逐渐建立起新的平衡。

　　四历史与社会的螺旋发展

　　宇宙中没有绝对的隔离系统，没有什么是不受其他事物影响而孤立存在的，小到原子大到宇宙星云，都会受到环境的约束和制衡，是各种因素对立又统一的共同体。即使对一个人或者一个家庭来说，也不可能完全将自己孤立起来，当你吃饭、穿衣、读书，都是在与外界进行着物质和精神的交流。因此，生活在一个集体中，你的言行影响着别人，而别人也会影响着你，会有矛盾冲突产生，所以需要自身积极学习，积极去调整去平衡各方面的关系，以使自己能够愉快地生存生活。

　　在一个社会中，当物质或权利过于集中在某些人或某个阶层手中，只为自己利益考虑，不考虑其他阶层的生存，当两极分化越来越严重，矛盾越来越突出，社会环境越来越糟糕，则量变引起了质变，必然会出现变革，所以必须要逐步完善一系列规章制度法律法规，使经济或政治能够均衡分配，使之达到一定的平衡。但若当新的矛盾产生，不能积极得到解决，积累到一定程度，必会打破原有的平衡，有新的变革出现，然后又逐渐建立新的平衡。如此反复，社会历史就在"变化-稳定-新的变化-新的稳定"过程中循环往复，永不停息地向前发展。当然，引起变化的因素很多，这些因素相互之间也会有制衡，因此，变革的时间会有所延缓，平衡总能够相对稳定一些时期。我们每个人都是自然界的一分子，是社会的一分子，我们所能做的，应该是尽量协调好各方面，建设一个有利的大环境，尽量延缓无序不稳定的局面的出现，使当前的平衡稳定时期多维持一段时间，以有充分的时间去发展！

　　人类社会的变化如此，地球的变化如此，文明的发展亦如此。在目前物欲横流的社会，很多人只顾自己积累财富，有些国家只顾自己发展，从不考虑对自然、社会以及其他物种生命乃至整个生态环境的影响，长此以往，无序发展的结果必然是毁灭，然后再经过一个漫长的动荡时期，渐渐建立新的秩序或文明。老子说："天之道，在损有余而补不足；人之道，在损不足而补有余。"天之道，即为自然规律，人们若能遵守自然规律，认识自然规律，利用其而不试图去改变或逆转，则人类社会必能保持一段长久的平衡稳定，有充足的时间和能力去建立相对长久的文明。

　　哲学家黑格尔曾说："只有从辩证法或理论思维的高度，将自然科学家的经验性上升为抽象的和辩证的理论，才可谓是真正的科学。"[3]化学作为自然科学的一个分支，来自于人们长期对自然的观察、分析、总结，其中所含的基本规律和以自然、社会、思维为研究对象的哲学必然有着相通之处，两者原本就是统一体。本文在化学基本的热力学第二定律中，启发引导学生去思考，希望能够使学生树立科学的人生观、世界观和价值观，成长为新时代有责任感、使命感的好青年。

　　参考文献
　　[1]邱道骥著。化学哲学概论[M].南京：南京师范大学出版社，2007.
　　[2]天津大学物理化学教研室编，物理化学（第六版）上册[M].北京：高等教育出版社，2017.
　　[3] 黑格尔。自然哲学[M].梁志学等译。北京：商务印书馆，1986:8.