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作者 王季陶
激活低压人造金刚石打破了经典热力学一统天下的安宁. 于是事实上也把经典热力学的第二定律和达尔文进化论之间由来已久的争论也重新翻开. 自从1986年激活低压人造金刚石工艺技术得到全世界的公认以后, 约有上百个单位都加以重复, 也纷纷宣布成功. 在微波或射频激活的密封体系中, 也可以实现氢气氛中的金刚石生长和石墨被腐蚀同时进行的实验, 见图1.
图1
1. 先考虑没有外部的能源, 经过长期的加热, 将发生一个金刚石逐步被腐蚀而石墨逐步生长的过程, 即C (dia) = C (gra),
(T = 1200 K, p = 10 kPa) DG = - 6.96 kJ < 0.
理由: 在低压下, 金刚石是碳元素的亚稳相, 石墨是稳相. 因此从亚稳相金刚石到稳相石墨的转变反应是一个自发反应, 吉布斯自由能的计算也证实了这一点. 此过程又可以称为是退化过程.
2. 再考虑有外部的能源(在此为微波或射频), 经过激活和一定的加热(1200 K), 将发生一个石墨逐步被腐蚀而金刚石逐步生长的过程,
C (gra) + c H* = 0.5 c H2 + C (dia),
(T激活 = 2400 K, T = 1200 K, p = 10 kPa, c = 0.28) DG = -24.60 kJ < 0.
但是通常人们观察到的常常认为是发生了以下反应, 即
C (gra) = C (dia),
(T = 1200 K, p = 10 kPa) DG = 6.96 kJ > 0.
并称之为进化. 其实就是由于热力学耦合(参见我的前几篇激活低压人造金刚石的相关博文)
如果把这个封闭体系当作地球村, 外部的能源当作太阳,在这样的模型中, 所谓的 “热力学的第二定律和达尔文进化论之间的矛盾”也就根本不存在了!
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GMT+8, 2024-11-23 03:43
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