2018绿色经济的热力学分析

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　　发展绿色经济需要全社会树立节约资源、循环利用资源和保护环境的理念，下面是小编搜集整理的一篇探究绿色经济热力学的论文范文，供大家阅读参考。
　　20世纪以来，世界经济飞速发展，全球不断变化，人类在享受丰硕物质成果的同时，也面临着巨大的挑战，能源危机、气候变暖、环境污染等问题日益威胁人类生存和地球的安全，传统的高消耗、高污染的发展模式弊端日益显现，且难以为继。如何保持经济、生态、环境可持续发展就成为世界各国、各地区关注的焦点。一种新的经济发展模式---绿色经济应运而生。它是人类文明由工业文明时代进入绿色生态文明时代的必然进程，并将成为可持续发展战略领域研究的重大和热点课题。绿色经济的发展和实践必须具备坚实的科学基础，本文从热力学角度对绿色经济进行探究。
　　1绿色经济的内涵
　　绿色经济是由英国经济学家皮尔斯在1989年出版的《绿色经济蓝皮书》中首次提出的。绿色经济是以市场为导向、以传统产业经济为基础，以经济、环境和谐为目的而发展起来的一种新的经济形式，是产业经济为适应人类环保与健康需要而产生并表现出来的一种发展状态。
　　绿色经济作为一种新的能够引领世界经济活动走向的话语，来自联合国秘书长潘基文。在2007年底联合国巴厘岛气候会议上，他指出：人类正面临着一次绿色经济时代的巨大变革，绿色经济和绿色发展是未来的道路;绿色经济正在为发展和创新产生积极的推动作用，它的规模之大可能是自工业革命以来最为罕见的.2008年10月，联合国环境规划署发起绿色经济倡议,旨在推动世界各国向绿色经济模式转变。绿色经济和绿色新政得到了国际社会的积极响应。
　　绿色经济是以维护人类生存环境为目标、合理使用能源与资源为手段的一种平衡式经济，是协调环境和发展问题所依靠的重要经济形态，其本质是生态经济。它以人与自然和谐为核心，从人与自然的物质代谢的整体功能出发，把经济纳入自然生态的良性循环系统的经济模式，以保护生态环境为前提，促进经济发展[1].绿色经济强调经济发展必须是自然环境和人类自身可以承受的，不会因盲目追求经济增长而造成社会分裂和生态危机，不会因为自然资源耗竭而使经济无法持续发展。其内涵包括：经济增长要建立在生态环境容量和资源承载力的约束条件下，将环境资源作为经济发展的内在要素，将环境保护作为实现可持续发展的重要支柱;要把实现经济、社会和环境的可持续发展作为绿色经济的发展目标;要把经济活动过程和结果的绿色化、生态化作为绿色经济发展的主要内容和途径。[2]
　　可以说绿色经济是可持续发展的核心内容。
　　实际上，我国已经开展了一些与绿色经济相关的实践、行动和做法，包括针对经济活动中资源能源消耗高和污染排放大的问题而实施的节能减排行动;针对经济活动中由于资源利用方式简单而造成的资源利用效率低和污染排放强度高的问题而倡导发展循环经济活动;针对碳基能源对于气候变暖影响而倡导的低碳经济活动。绿色经济与落实科学发展观、建设资源节约型和环境友好型社会、转变经济增长方式的本质是一致的。
　　2绿色经济的热力学分析
　　热力学是关于热现象中物态转变和能量转换规律的科学。物质形态的转变和能量的转换是人类社会系统与自然物质系统之间联系的最基本形式。人类的生存与发展离不开自然资源和生态环境这个物质-能量基础。热力学所揭示的客观规律---热力学第一定律和第二定律对于人类也就具有了首要的意义。
　　热力学第一定律是包含热能在内的能量守恒定律，是指人工或自然过程均不可能无中生有的创造出能量，也不能有中生无的消灭能量。能量守恒是物质运动的一个普遍规律。机械运动、热、光、电、磁和化学变化等各种不同形式的物质运动之间能相互转化或传递，在转化或传递前后，作为物质运动度量的能量总和恒定不变。
　　对于封闭系统，其数学表达式为：△U=U2-U2=Q-W(1)△U为系统从状态1变化到状态2时系统热力学能变化，Q和W分别为系统与环境变换的热量和功，通常规定，系统吸热时，Q为正，系统对环境作功时W为正。
　　式(1)表明，封闭系统热力学能的增量等于系统吸收的热量与系统对环境所做功之差值。这就是说自然界物质的运动既不能创造也不能消灭，只能由一种形式转化为另一种形式。热力学第一定律给我们一个什么是我们能做，什么是我们不能做的框架。帮助我们排除不可能性，最大限度保存我们有用的资源，避免做大量的无用功。
　　从热力学第一定律的角度来看，人类经济过程的实质是人类通过对自然的有意识介入和干预，让自然按人的意志在一定的技术条件下发生物质能量的转移或转换。人类在所有的经济过程中并没有创造物质，也没有创造能量，只是促进了物质能量的转化路径与存在形式。用热力学第一定律来考察人类的生产和消费，可以看出，在一个足够长的时期内，从自然界获取的物质必定基本等于排入自然界的物质。物质在生产和消费过程中都没有消失，只是从最初有用的原料或产品变成了末端无用的废物并进入环境中，形成污染，而物质的总量保持不变。但是有用和无用是相对的，随着绿色经济倡导的新技术、新工艺、新消费观和新组织构架的建立，一方面，生产和消费过程消耗的资源和产生的废物将不断减少，另一方面，大部分废物将重新成为原材料进入生产和消费过程，形成物质循环利用的循环经济系统[3].
　　热力学第二定律是在不违背热力学第一定律的前提下阐明过程进行的方向、条件和限度。用热力学语言可表述为通过循环过程从单一热源吸热，并把它全部转变为功是不可能的，采用的基本方法是熵判断，数学表达式为：
　　式中S为熵，是系统混乱的度量，TSU为环境温度，Q/TSU为热温商。
　　式(2)表明，一切可能进行的实际过程，熵变一定大于热温商，仅在可逆过程时两者相等。但自然界所有过程都是不可逆的，无论过程多么复杂，其最后状态与最初状态总是有差别的，完全可逆的循环过程是不存在的，任何已发生的过程完全逆转是不可能的。因此，自然界中所有过程都是熵增的，从有序(低熵)状态趋向无序(高熵)状态。
　　熵的重要特征：△SCU0(3)即在封闭系统中，可逆过程的熵变等于0,一切不可逆过程的熵变总是大于0.这被称为熵增原理。普利高津耗散理论认为，熵增原理描述的是孤立系统，而对开放系统则必须考虑系统与外界交换能量和物质所引起的熵变，以及系统内部由于不可逆过程所造成的熵变。用公式表示即为：dS=deS+diS(4)式中deS为外界流入或流出系统的熵流，是系统与外界间熵的交换，可正可负，也可为零。而diS则为系统内部的熵变，它总是大于零的。
　　若外界提供足够的负熵流deS0,且|deS|diS则可使dS0.这就是说在不违反热力学第二定律的条件下远离平衡的非线性系统可以通过负熵流来减少总熵，从而使系统由原来的无序混乱状态，转变到一种时间、空间或功能有序的新状态即耗散结构。
　　热、功的不等价性是热力学第二定律的一个基本内容，分子有规则运动的机械能、电能、光能、化学能等可以完全转化为分子无规则运动的热能，而热能却不能完全转化为机械能、电能、光能、化学能等。热力学第二定律规定了能量的转化方向是单向的，即从有序的、能被利用的状态向无序的、不能利用的状态变化。
　　从热力学第二定律的角度来看，人类社会系统的负熵或低熵是以自然界的高熵为代价的。人类的生产和消费活动，需要不断从周围环境摄取能量和物质，同时也向周围环境排出能量和物质，如果这一过程能使生态系统进入正常的循环，即大自然能够向人类提供所需的负熵，同时又能分解处理人类排出的熵，则人类的生存环境将会处于某种稳定的状态之中。事实上，生态系统本身具有一定的自净化能力，能分解、处理有机体排出的正熵，使系统的熵增减缓，保持生态系统的平衡。例如，植物进行的光合作用，不但能产生氧气，生成低熵物质，满足有机体能量和负熵的需求，而且还能吸收有机体排出的二氧化碳，起到清洁地球、减缓生态系统熵增的作用。
　　但是生态系统对熵增的调节有一定的限度，当来自外界的干扰因素作用力很大时，大大超出了生态系统的可承受力，就会破坏生态系统的自我调节功能，系统平衡遭到破坏并开始瓦解。美国着名学者和社会活动家杰里米里夫金认为世界之所以出现各种危机，就是因为人类违背了熵定律，一味地追求高熵社会而与自然为敌，并对自然界采取野蛮的殖民政策的结果。[4]
　　实际上，工业文明作为一种强大的外界干扰因素，已经严重威胁到了生态系统的自我调节功能。人类从工业革命以来向自然界进行肆无忌惮地索取、掠夺，全然不顾子孙后代的长远利益而无节制地预支自然资源，在资源、环境、生态上造成了巨大的熵增，即资源耗竭、环境污染和生态恶化。人类为了获得自己所需的能量而向地球大气中排入了过量的二氧化碳，阻止了地球热量的辐射与扩散，引起空气中的熵增加，造成温室效应;大面积森林的砍伐减弱了全球的光合作用，减少了氧气向大气的排放;各种经济活动排出的大量的污染物，致使环境污染达到前所未有的程度，使环境中的熵增大，有序度降低，环境可用度减少。
　　从热力学的视角看，环境污染、生态破坏是生态系统能量支大于收严重失衡、熵增太快的结果。[5]
　　绿色经济遵从生态规律，抛弃以往的通过掠夺自然而无限发展的观念和行为，建立一种与自然承载能力相适应的、有节制的合理生存观与共同发展观，建立与自然协调共存的低熵社会。自然子系统的负熵过程是一个被动的接受过程，而社会经济系统是一个由人类控制的系统，它的负熵过程则是一个主动过程。绿色经济是控制系统的负熵过程，克服熵增过程，以此使生态系统保持其内部稳定而有规则的能量流动，维持其特定的结构和功能，协调自然、经济、社会的发展。
　　3基于热力学定律的绿色经济发展对策
　　绿色经济是一种与自然生态系统融为一体和谐发展的系统运行最优化、科技含量最高化、资源利用最佳化、环境排放最小化、经济效益最大化的新生产方式和与之相适应的生活模式，是人类社会可持续发展的必然之路。我国正处于全面落实科学发展观、建设环境友好型和资源节约型社会的战略转型期，继续走具有中国特色的绿色经济发展道路，需要探究热力学定律基础上的绿色经济发展的新途径。
　　3.1构建低熵发展模式
　　发展绿色经济需要发展观念、发展模式、发展方向的转变。熵增最小化的低熵发展模式是绿色经济发展的基本路径。低熵发展模式是以保护环境与自然资源为优先目标，以较低的环境与资源代价来换取经济的进步与发展，其实质是要求尽量减少物质的使用和废物的排放，最充分利用负熵流，尽量减少自身系统的熵增。通过循环经济的减量化、再利用、资源化、低碳经济的低能耗、低污染、低排放、清洁生产等主要经济技术模式来实现熵减，减少资源的消耗，减少环境污染，维持生态平衡，使同一环境容量承受较大的经济增长。
　　3.2遵循自然生态规律
　　发展绿色经济必须遵循自然生态规律，从自然界生态系统整体运行规律的宏观视角，全面审视人类社会的发展问题。正视自然生态系统和社会生态系统之间的内在联系，以及这两个系统之间实际存在着极其错综复杂的物质和能量的流动过程。一方面，人类不能无限度地把自然物质和自然资源纳入社会经济系统，或过量地向自然界返还废弃的物质，破坏了能量流和物质流的循环。另一方面，人类在社会经济活动中，要遵循能量流动的递减性、单向性、不可逆性等规律和物质流动的循环性规律来组织生产，既要考虑人类生存与繁衍的需要，又必须顾及生态、资源、环境的承载力，以实现人与自然和谐，发展与环境同步。
　　3.3发展绿色科技
　　绿色科技是发展绿色经济的重要支撑。绿色科技是低熵科技，通过物质和能量多层次分级利用或循环利用，提高物质和能量的转化效率，延长物质和能量转换形式的链条，提高物质和能量的再利用率，从而降低有效物质和能量向熵转换的速率。大力发展清洁生产、环境治理、生态环境持续利用、节能减排、新材料和新能源等绿色技术，促进绿色产业的发展与调整，不仅降低社会经济系统自身的熵增，也减少了向自然界排放的废熵，使经济发展步入生态化的轨道。
　　3.4树立低熵观念
　　发展绿色经济需要全社会树立节约资源、循环利用资源和保护环境的理念，并有效地转化为自觉行动。低熵观念有助于培养和提高人们的生态意积，控制人类行为，把人类活动的熵增行为控制在最低限度。我们可以通过对自身生活与行为方式的选择，决定世界上有效能量的耗散速度。[4]
　　要充分利用广播、影视、报刊等宣传媒介，进行绿色经济知识的普及、教育和宣传，开展各种形式的宣传活动，提高全民资源与生态环境意识，增强全民的绿色意识，在全社会树立绿色经济观念、低熵观念，使发展绿色经济成为公众的共识。
　　参考文献：
　　[1]曹庭珠.科学发展观的系统研究[M].郑州：黄河水利出版社，2009.
　　[2]吴晓青.加快发展绿色经济的几点思考[J].经济界，2010(1)1-14.
　　[3]金涌，阿伦斯编着.资源能源环境社会---循环经济的工程科学基础[M].化学工业出版社，2009.
　　[4]杰里米里夫金，等.熵：一种新的世界观[M].吕明等译.上海：上海译文出版社，1987.
　　[5]高志英.基于热力学定律的经济发展模式[C]中国环境科学学会学术年会论文集(2009)：974-976.