当系统在边界上有能量和质量交换，但总体无质量变化时，该系统可能是（）。
A 、闭口系统
B 、开口系统
C 、稳态系统
D 、稳定系统
参考答案
【正确答案：B】
按系统与外界的质量和能量交换不同，热力学系统可分为闭口系统、开口系统、绝热系统和孤立系统。A项，闭口系统没有质量穿过边界，但可以存在能量的交换，错误；B项，开口系统既可以有能量交换又可以有质量交换，正确；CD两项，稳态系统与稳定系统不以有无热质交换为判据，两项均错。
耗散结构理论的热力学基础
热力学的研究对象是以大量微观粒子组成的客观系统，大量粒子的集合称为热力学系统。在研究热力学系统的运动规律时，既要研究构成系统的各种因素，同时也要考虑系统外部的环境对系统的影响和作用。系统外部环境称为系统的外界。根据系统与外界的相互关系可把系统分为孤立系统和开放系统。孤立系统是不受外界影响的系统，与外界没有质量和能量交换。当然从哲学上讲，现实世界中绝对意义的孤立系统是不存在的，但在一定时间、空间范围内，当系统所受外界作用对所研究问题的影响可以忽略时，在这一相对意义上可以认为是孤立系统。孤立系统不受外界影响，系统内发生的过程是自发的。开放系统是与外界有能量交换与物质交换的系统。由于受外界影响，开放系统发生的过程与孤立系统从根本上不同。系统的开放性，对于系统由低级到高级的自组织、进化及新功能产生起着决定性作用。热力学系统除气体系统、液体系统外，还包括物理系统（诸如电磁介质系统、热辐射系统等物理系统）、溶液及化学系统。根据耗散结构理论，热力学系统可以推广到生物系统、生态系统、经济系统以及其他自然和社会系统。
（1）耗散结构理论基础
耗散结构理论是在经典热力学基础上发展起来的。按照经典热力学的观点，物质系统的演化总是趋于平衡，物质结构为平衡结构。波尔兹曼（Boltzmann）的热力学第二定律指出，对于孤立系统，系统的演化趋向于使系统的熵极大，即系统的混乱度极大，系统趋向于无序结构，该定律也说明熵增加原理是在有限的空间和时间条件下得到的。“熵”这个术语是用来表示能量在空间分布上的均匀程度，或者说是用来表示一个系统的混乱无序或有序程度的，系统的能量分布越均匀，系统越混乱无序，说明系统的熵越大，反之亦然。
对于封闭系统，引进了吉氏自由能G：G＝H-TS，其中，H表示系统的能量，T表示系统与外界同一的绝对温度，S表示熵。
由于封闭系统（有能量交换但没有物质交换）必须把环境的熵变考虑进去，因此系统演化由原生的孤立系统熵增加原理，变成为此时的自由能下降原理。低温时，方程右边第二项可忽略。自由能的下降主要有赖于能量下降。达到平衡时，自由能减至最小。此后不再减小，这时，通常熵也较小。随着温度的不断提高，系统转化为熵越来越高的结构，这就是波尔兹曼平衡结构的原理，也称为“平衡热力学”。
（2）用熵变方程解释耗散结构理论
耗散结构理论是用熵变方程来解释的，即开放系统的总熵变（Entropy Transition）为：dS＝diS＋deS；其中diS 表示由系统内部的不可逆过程引起的熵变，叫熵产生（Entropy Production），diS不可能为负（熵增加原理）；deS表示系统与外界环境进行物质交换时引入的熵变，叫熵流（Entropy Flux）或熵交换，可正可负，大于零为“正熵流”，小于零为“负熵流”，等于零称为“零熵”。
一个与外界环境之间有熵交换的开放系统的进化与否，主要取决于系统的熵diS与deS的代数和。然而在不同的系统中熵流deS有不同情况：
1）在孤立系统中，没有熵流，deS＝0，系统的dS＞0，总是熵增加，无序度增大。
2）在热力学平衡态的开放系统中，deS＞0，dS增大，加速了系统向平衡态的运动。
3）在线性非平衡态的开放系统中，deS≈0，系统开始向有序结构发展，但终究抵抗不了系统熵diS的破坏，最终趋于平衡。
4）在远离平衡态的非线性作用机制的开放系统中，deS≪0，dS逐渐变小，系统的有序化程度增加，所以系统是进化的。
从熵变方程的讨论中可以看出，一个开放系统要从无序态走向有序进化态，必须是deS≪0，而且这个负熵流还必须抵消系统内熵增加（diS＞0）之后，使系统的总熵减少，从而使系统走向具有生机活力的耗散结构。由于这个条件的原因，所以把耗散结构理论又称为“负熵流理论”。
（3）系统的有序与无序
非平衡热力学的研究成果指出，平衡态是无序的，而非平衡才可能是有序的。现在我们来考察与上述（1）不同的另一类现象。首先是热扩散现象，两种气体的混合物置于冷热两壁之间，在热梯度作用下，一种气体分子在热壁上聚集。当达到定态时，由于温度梯度的存在，系统显然是非平衡的，但熵通常小于系统均匀时的熵，系统成为有序。其次考虑贝纳特（Benard）现象（图1.1）。在一装满水的器皿底部加热，产生一种热梯度。开始时器皿底部的热量通过热传导的方式向上传递，但当继续在器皿底部加热，使器皿内的温度超过某一临界值时，产生了对流元细胞，形成一种有序结构。这两种现象表明，系统的非平衡也可导致有序结构。
图1.1 Benard对流的结构
从熵的角度进一步考虑上述现象。对于封闭系统，系统的熵变化包括两部分，一部分为系统内部的熵产生diS，另一部分则是通过系统边界由外部流入的熵流deS，于是有dS＝diS＋deS。根据热力学第二定律diS＞0，在演化过程中欲使总熵减小而达到有序结构，只能使熵向外流。再来考虑贝纳特现象，当温度梯度增大导致对流元细胞产生后，能量迅速向外耗散，系统熵下降，形成有序结构，即系统在非平衡状态（往往是远离平衡态）下形成时间和空间上的有序结构。
开放系统和孤立系统的本质区别在于前者存在熵交换项deS。在deS＜0且这个负熵流足够强的情况下，它除了抵消系统内部的熵产生项diS之外，可以使系统总熵变dS＝deS＋diS＜0，从而使终态可能比始态更有序。普里高津等人不仅把一个非平衡开放系统的熵变dS分解为熵交换项deS和熵产生项diS，更重要的是建立了熵交换与物质流、能流及熵产生与系统内各种不可逆过程的明确关系。
普利高津指出，当开放系统与环境之间发生持续的能量和质量交换时，系统将有可能从近平衡态被推移远离平衡态，并且由于不可逆过程所导致的系统能量的耗散，可以使之发生“自组织”，并产生时间和空间上有序的“耗散结构”。例如断裂，不论是张性断裂还是压性断裂，由于与外界都有压差、温差及所含溶液的浓度差等，因此均属于一种非平衡态的开放系统，这种系统趋于减小，从无序向有序转变，即通过压力蠕动、温热扩散和溶液弥散等地球化学作用形成耗散结构。
（4）耗散结构是非平衡结构
耗散结构是一种非平衡结构，不能用经典热力学加以研究。作为经典热力学最基本公式的Gibbs公式，是建立在平衡演化的基础上的。虽然对于非平衡演变的熵改变量，只有终态和始态是平衡态，Gibbs公式仍能适用，但不能用观察到的量来表示熵，这种不确定性使得热力学第二定律限于研究平衡，即热力学演化的终态。然而，在许多自然过程中，由于许多边界条件的限制，系统根本不可能达到平衡态。例如，用一根铁杆，一端连接恒定的高温热源，另一端连接恒定的低温热源。当经过一段时间的热传导后，铁杆内各点的温度不再随时间而变，但由于铁杆两端高、低温热源是恒定的，此时铁杆内各点的温度互不相同，温度梯度依然存在，仍有热量从热源持续传向冷源，系统显然未达到平衡。这种系统参量不随时间t变化，但随空间坐标x变化的情形称为热力学定态，表达为： ， ，其中f为所考虑的状态参量，而平衡时则是： 。达到定态以前的演化态或瞬间态为： 。
这种由于边界条件使系统演化不能达到平衡态而只能达到热力学定态的现象是很普遍的。地质上岩浆热对围岩的热度可以看成是这样的例子。对于这种非平衡系统中形成的耗散结构，经典热力学显得无能为力，对它的研究必须建立在非平衡热力学的基础上。
迈腾2.0冬季冷起动灭车，EPC灯和故障灯亮，发动机抖动，热车以后一切正常，有谁知道这是什么原因？
汽车发动机常见故障及排除方法
当汽车发动机工作不正常，而自诊断系统却没有故障码输出时，尤其需要依靠操作人员的检查、判断，以确定故障的性质和产生故障的部位。笔者现将汽车发动机常见故障总结为以下：
1.1 发动机不能发动
（1）故障现象：打开点火开关，将点火开关拨到起动位置，发动机发动不着。
（2）故障产生的可能原因：
A.起动系统故障使发动机不能转动或转动太慢：①蓄电池存电不足、电极桩柱夹松动或电极桩柱氧化严重；
②电路总保险丝断；
③点火开关故障；
④起动机故障；
⑤起动线路断路或线路连接器接触不良。
B.点火系统故障：①点火线圈工作不良，造成高压火花弱或没有高压火花；
②点火器故障；
③点火时间不正确。
C.燃油喷射系统故障：①油箱内没有燃油；
②燃油泵不工作或泵油压力过低；
③燃油管泄漏变形；
④断路继电器断开；
⑤燃油压力调节器工作不良；
⑥燃油滤清器过脏。
D.进气系统故障：①怠速控制阀或其控制线路故障；
②怠速控制发阀空气管破裂或接头漏气；
③空气流量计故障。
E.ECU故障。
（3）诊断排除方法和步骤。
①打起动档，起动机和发动机均不能转动，应按起动系故障进行检查。首先，检查蓄电池存电情况和极柱连接和接触情况；如果蓄电池正常时，检查起动线路、保险丝及点火开关；
②踏下油门到中等开度位置，再打起动机。如果此时，发动机能够发动，则说明故障为怠速控制阀及其线路故障或者是进气管漏气，如果踏下油门到中等开度位置时，仍然发动不着，应进行下一步骤的检查；
③进行外观检查。检查进气管路有无漏气之处；检查各软管及其连接处是否完好；检查曲轴箱通风装置软管有无漏气或破裂；
④检查高压火花。如果高压火花不正常，应检查高压线、点火线圈、分电器和电子点火器；
⑤检查点火顺序是否正确；
⑥检查供油系统的供油情况。在确认油箱有泪的情况下，检查燃油管中的供油压力；⑦检查点火正时及各缸的点火顺序；⑧检查装在空气流量计上的燃油泵开关的工作情况；⑨检查各缸火花塞的工作情况；⑩检查点火正时。如点火正时不正确，应进一步检查点火正时的控制系统；B11?检查ECU的供电情况和工作情况，确定是否是ECU的故障。
1.2 发动机失速故障
（1）故障现象：发动机工作时，转速忽高忽低，这种现象即为发动机失速现象，其故障被称为发动机失速故障。
（2）故障原因：造成发动机转速忽高忽低的原因有燃油喷盘系统的故障，也有点火控制系统的故障，还有进气系统的故障。常见的故障原因有以下几点：
①进气系统存在漏气处。如各软管及连接处漏气，PVC阀漏气，EGR系统漏气，机油尺插口处漏气，机油滤清器盖漏气等；
②空气滤清器滤芯过脏；
③空气流量计工作不正常；
④燃油喷射系统供油压力不稳。如油管变形，系统线路连接接触不良，燃油泵泵油压力不足，燃油压力调节器工作不稳定，燃油滤清器过脏，断路继电器触点抖动等；
⑤点火正时不正确；
⑥冷起动喷油器和温度正时开关工作不良；⑦ECU故障。
（3）诊断排除方法和步骤：①检查进气管路有无漏气现象。检查各软管及连接接头处、PVC阀管子、EGR系统、机油尺插口、机油滤清器盖；
②检查供油压力。检查油箱中燃油是否过少，检查燃油管内的压力是否不稳。具体方法与检查发动机不能发动时相同；
③检查空气滤清器滤芯是否过脏；
④检查点火提前角；
⑤检查各缸火花塞工作情况；
⑥检查冷起动喷油器和温度一时间控制开关的工作情况；⑦检查空气流量计的输出电压及与发动机工况的变化关系；⑧检查喷油器的喷油情况；⑨检查ECU的工作情况。
1.3 发动机怠速不良故障
（1）故障现象：发动机在中等以上转速运行时工作正常，当转速为怠速或接近怠速时，出现怠速不稳甚至熄火的现象，即为怠速不良故障。
（2）故障原因：造成怠速不良通常是由于进气系统和喷油控制系统的原因，个别时候也会因发动机机械故障造成怠速不良。常见引起怠速不良的原因有：①进气系统有漏气处；
②冷起动喷油器和温度一时间控制开关工作不正常；
③喷油系统供油压力不正常；
④喷油器故障引起喷射雾化质量差；
⑤ECU故障。
（3）诊断排除方法和步骤：①检查进气管、PVC阀软管、机油尺处是否漏气；
②检查空气滤清器滤芯是否过脏；
③检查冷起动喷油器和温度一时间控制开关是否正常；
④检查燃油系统压力是否过低；
⑤检查喷油器喷射情况；
⑥必要时检查汽缸压力和气门间隙；⑦检查ECU。
1.4 混合气稀故障
（1）故障现象：发动机转速不稳，动力明显不足，且有回火现象，则可认为发动机存在混合气过稀的故障。
（2）故障原因：①进气系统存在漏气现象；
②冷起动喷油器和温度定时开关有故障； ③系统燃油压力过低；
④喷油器发卡或堵塞；
⑤空气流量计故障；
⑥水温传感器故障；⑦节气门位置传感器故障；⑧ECU故障。
（3）诊断排除方法和步骤：①检查进气系统有无漏气现象；
②检查冷起动喷油器的定时开关；
③检查喷油器有无堵塞、发卡故障；
④检查空气流量计工作情况；
⑤检查水温传感器；
⑥检查节气门位置传感器工作情况；⑦检查ECU各端子输入、输出信号。
1.5 加速不良故障
（1）故障现象：发动机在油门由低速缓慢加速到高速时，工作完全正常，但在急加速时，发动机转速变化缓慢，有时有喘气或回火现象。
（2）故障原因：①进气系统存在漏气故障；
②系统供油压力过低；
③点火电压过低；
④点火时间过迟；
⑤汽缸压力过低或气门间隙过小；
⑥节气门位置传感器工作不正常；⑦ECU故障。
（3）诊断排除方法和步骤：①检查进气系统有无漏气现象；
②检查高压火花情况；
③检查点火提前角是否正常；
④检查系统供油压力；
⑤检查节气门传感器工作是否正常；
⑥检查ECU各端子信号是否正常；⑦必要时检查气门间隙和汽缸工作压力。
2 发动机故障诊断与排除流程图
2.1 发动机不能起动故障诊断与排除流程图
电控发动机不能转动或转动很慢，其主要原因是蓄电池或起动系统有故障，可检查蓄电池和起动系统进行排除：如果曲轴转动正常而发动机不能起动，其主要原因是燃油喷射系统的传感器、执行器、电控单元及其线路有故障，可按图1所示程序进行排除：
2.2 加速不良或熄火故障诊断与排除流程图
2.3 发动机怠速不良或熄火
怠速不良或熄火的主要原因是怠速控制系统发生故障，可按图3所示程序进行排除：
3 检测与维修时的注意事项
3.1 电控发动机维修要点
（1）控汽油喷射系统对汽油的清洁度要求很高，应使用牌号和质量完全符合要求的去铅汽油。燃油滤清器要定期更换，以防止燃油中的异物堵塞喷油器。
（2）严格按照要求使用电源。安装蓄电池时极性必须正确，否则电子元件会烧毁。
（3）尽量避免电脑受到剧烈振动，并要防止水分浸入电控系统各零（部）件内。
（4）在蓄电池亏电导致发动机无法正常起动时，应及时给蓄电池充电或更换新的蓄电池，而尽量不要使用跨接电路的方法来起动发动机。
（5）不可用水冲洗微机控制单元和其他电子装置。发动机存放地点环境的湿度不宜太大，在夏季尽量不用水冲刷地板。
（6）防止微机系统受到剧烈的机械冲击震动。
（7）发动机要远离能发射电磁场的电气设备，避免空间强电磁场对微机系统的干扰。
3.2 电控燃油系统检查要点
（1）打开点火开关，而发动机未起动时，警告灯应点亮。发动机正常起动后，警告灯应熄灭，如果不熄灭，则表示电脑自诊断系统检测到故障或异常现象。此时不能将蓄电池从电路中断开，以防微机中存储的故障代码及有关信息丢失。应根据警告灯闪烁的次数或输出的故障编码，判断电子汽油喷射系统的故障，并用专用设备读取故障码。
（2）对供油系统进行检修操作前，应先拆除蓄电池的搭铁线。
（3）电动汽油泵除受点火开关控制外，还受空气流量计内的开关控制。点火开关接通后，只有在发动机处于正常工作或起动状态，且空气流量计检测到空气流量信号或微机检测到转速和点火信号时，汽油泵才连续工作。它的出油压力比一般的供油系高，损坏后，只能使用原型号的电动汽油泵进行更换。
（4）检修时，不论发动机是否运转，只要点火开关接通，决不可断开任何正在工作的电气装置。因为这些装置往往步、有一定的电感，当突然切断其工作电流时，会在电路中产生很高的瞬时电压，会造成电子器件的严重损坏。
（5）如需要进行电弧焊接，应断开电控单元的供电电源线。
（6）对微机及与之连接的传感器、执行器进行检修时，操作人员须预先消除身上的静电，一定要带上接铁金属带，将其一端缠在手腕上，另一端夹到车身上，避免静电造成微机系统的损坏。
