热力学与催化杂志
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抽象的

简单机械引力系统中的表催化：第二定律悖论？

杰克·德努尔

催化通常被解释为促进更容易和更快地达到平衡，或者偶尔不太如此（反催化），但不改变平衡位置，即不改变平衡常数K _eq。事实上，有时有人说，如果催化可以改变 K _eq，那么它就可以用来违反热力学第二定律。然而，催化确实改变 K _{eq 的}情况是已知的。这被称为外催化作用。_{如果将催化剂（特别是外催化剂）恢复到其初始状态所需的工作量至少与通过改变 K eq}所产生的工作量相同，则可以排除通过外催化作用违反第二定律的情况。它可以实现。在大多数外催化情况下，将催化剂（特别是外催化剂）恢复到其初始状态所需的工作量至少与它可以实现的 K eq 的改变所产生的工作量_相同。然而，最近对涉及外催化的系统和过程进行了研究，但这可能不是真的，因此可能会挑战第二定律。在本文中，我们研究了一个催化改变 K _{eq 的系统}，然而其中至少表面上看来至少原则上热力学成本为零——催化剂的撤出和重新插入所需的功为零。由于化学系统和反应可能很复杂，因此在本文中我们研究了一个简单的机械重力系统，可以更透明地说明原理。该系统由气体粒子（例如，分子、布朗粒子等）组成，该气体粒子能够在均匀重力场中在由势垒隔开的两个重力势阱内和之间移动。