במהלך תגובה ספונטנית, האנטרופיה הכללית (של המערכת והסביבה) עולה. במקביל, המערכת משחררת אנרגיה חופשית, ונעה למצב נמוך יותר באנרגיה ויציב יותר מבחינה תרמודינמית. האנרגיה החופשית הרלוונטית תלויה באופי המערכת: בתהליך המתרחש בלחץ וטמפרטורה קבועים משתמשים באנרגיה חופשית של גיבס ואילו לתיאור תהליך המתרחש בתנאי נפח קבוע משתמשים באנרגיה חופשית של הלמהולץ.
יחסי אנתלפיה-אנטרופיה.
תגובות כימיות רבות מתרחשות בתנאי לחץ וטמפרטורה קבועים, לכן הספונטניות של התגובה תלויה בשינוי באנרגיה החופשית של גיבס - formula_1.
נהוג להגדיר את השינוי באנרגיה החופשית כחיובי אם המערכת מקבלת אליה אנרגיה מהסביבה, וכשלילי אם המערכת מאבדת אנרגיה אל הסביבה. לכן, אפשר לנסח מחדש תנאי לספונטניות כאי-שוויון: formula_2. מצד שני, כאשר formula_3, הרי שהאנרגיה החופשית של הסביבה קטנה, ולכן גם אז יתרחש תהליך ספונטני - אבל בכיוון ההפוך. כדי שמערכת תהיה בשיווי משקל, חייב להתקיים formula_4.
כדי להבין טוב יותר את הגורמים השונים להתרחשות תגובה באופן ספונטני, נהוג לפרק האנרגיה החופשית לשני איברים - איבר אנתלפיה ואיבר אנטרופיה (התלוי בטמפרטורה) - בעזרת הזהות:
כאשר:
ניתן להבחין ב-4 אפשרויות:
בתהליך ספונטני האנטרופיה הכללית של היקום (המערכת והסביבה) גדלה. תיתכן תגובה ספונטנית בה האנטרופיה של המערכת תרד (למשל קפיאה של מים או הפרדה בין פאזות) אבל תגובות כאלו תמיד אקסותרמיות (ΔH שלילי) והחום הנפלט גורם לעליה באנטרופיה של הסביבה הגדולה מהירידה באנטרופיה של המערכת. בסך הכל מתקיים
formula_17(סביבה)formula_18(מערכת)formula_19
במערכת מבודדת, כאשר אין חילופי חום או חומר עם הסביבה, האנטרופיה חייבת לגדול (במערכת כזו לא תיתכן תגובה בה לתוצרים אנטרופיה נמוכה משל המגיבים).
הספונטניות של תהליך אינה מחייבת כי הוא יתרחש במהירות: כך למשל התגובה להפיכת יהלום לגרפיט היא ספונטנית אלא שאנרגיית השפעול הגבוהה גורמת לכך שהתהליך איטי מאוד.
תגובה ספונטנית
תוכנית ניסקו
תסמונת הבית החולה
דגם העיר האנכית
דגם העיר האנכית הוא רעיון להקמת עיר הפרושה על פני רחוב ראשי אחד וממנו היא צומחת. לפי רעיון של האדריכל הספרדי ארתורו סוריה שהגה את הרעיון בשנת 1882 וממנו צמחה תנועת העיר האנכית שהיה רעיון משופר של דגם הערים הקדום של רחובות שתי וערב שהקדימה את רעיון עיר הגנים הבנויה בצורה מעגלית. הרעיון ליצור עיר הפרושה לרוחב נוצר לפני שנוצרו הדגמים המקובלים כיום שנוצרו בתחילת המאה ה-20 שנועדו ליצור עיר בצורה מעגלית או קוטבית. הרעיון היה ליצור רצועה של תעשייה ומפעלים בצידו האחד של רחוב ראשי החוצה את כל העיר לעומת צידו השני שיהיה מוקדש למגורים. ככל שהעיר תתרחב יותר כך הרחוב הראשי או הרחובות המקבילים יתארכו יותר מבלי להתרחב לצדדים וכך לא תהיה בעיה של צפיפות וזיהום אוויר.
העקרונות לפיהם העיר צריכה לפעול:
רעיון העיר האנכית בוצע ושוכלל לראשונה על ידי מתכנן הערים הרוסי ניקולאי אלכסנדרוביץ' מיליוטין במהלך שנות ה-20 של המאה ה-20 לאחר שתכנן דגם דומה בפרנקפורט, גרמניה ולאחר שהאדריכל הגרמני ארנסט מאי תכנן דגם דומה בעיר מגניטוגורסק בברית המועצות שהוקמה בתור עיר תעשייתית עבור כורי הפחם שגרו בעיר ועבדו במפעלי התעשייה בה.
הרובע העירוני Ciudad Lineal של מדריד.
דגם העיר האנכית Ciudad Lineal" 1895-1910" שתכוננה על ידי האדריכל הספרדי "ארתורו סוריה" הוקם לראשונה במרכז מדריד ופורסם לראשונה בעיתון על ידי האגודה האורבנית של מדריד.
מרכז עסקים ראשי אנכי.
ישנן ערים בהן מרכז העסקים הראשי בנוי לפי דגם של עיר אנכית שבה ישנו רק רחוב ראשי אחד שבו מצויים כל המוסדות החשובים של העיר וכל מרכזי המסחר והעסקים. לדוגמה העיר ברזיליה בירת ברזיל שבה ישנה שדרה מסחרית אחת ארוכה שבה מצויים כל מוסדות השלטון והתרבות בעיר. כיום משתמשים ברעיון זה עבור אזורי תעשייה המוקמים לצד מסילת רכבת או כביש מהיר.
מחקר פטרוזאורים
הפטרוזאורים היו זוחלים מעופפים שחיו בעידן המזוזואיקון ונכחדו בסיומו. מאובניהם השתמרו בסלע.
תיעוד המאובנים מהווה מקור חשוב להבנת תהליכי האבולוציה השונים וחיזוקם, אך יש ובעלי חיים חסרים ממנו או נדירים מאוד. כאלה הם הפטרוזאורים: תיעודם אינו מושלם. הסיבה לכך נעוצה בתנאים המעולים הנצרכים כדי לשמר בהצלחה את עצמותיהם החלולות והעדינות של הפטרוזאורים, את כרבולותיהם ורקמות רכות שונות שלהם. תנאים מקדימים אלה גורמים לכך שמידע חדש לגבי מין מסוים עשוי להיחשף זמן רב לאחר שהתגלה המין עצמו, שכן המידע לא השתמר במאובנים אחרים. דוגמה לכך גילוי כרבולתו המפוארת של הפטרודקטילוס, וכן קצהו עשוי הקרטין של מקורו ורגליו בעלות קרומי השחיה. חוסר המידע מתבטא בעיקר אצל הפטרוזאורים מתור הטריאס, אשר חשובים במיוחד להבנת אופי סדרה זו, שכן הם היו המינים הקדומים יותר בהופעתם. חוסר זה נובע מתיעודם המוגבל לפרקי זמן גאולוגיים קצרים יחסית, השתמרותם החלקית ואוסף הממצאים המצומצם.
המחקר הראשוני: המאה ה-18 עד אמצע המאה ה-20.
מערכת היחסים של הפטרוזאורים עם העולם המודרני החלה בבוואריה, גרמניה. בשנת 1784, חוקר הטבע האיטלקי קוסימו קוליני (Cosimo Collini), שהיה האוצר של חדר הפלאות בנושא ידיעת הטבע של השליט הגרמני קארל תאודור (1724–1799), הבחין באותו אוסף בפריט משונה. זהו היה מאובן שלם מתקופת המלם (סוף תור היורה), שהשתמר בשכבת אבן גיר הקרויה אבן גיר זולנהופן (Solnhofen Plattenkalk) באזור העיר אייכשטט (Eichstätt) שבצפון בוואריה – אחת משכבות סלעי משקע המכונות בקרב הפלאונטולוגים "לאגרשטטה" (מגרמנית: Lagerstätte - מילולית "אזור האחסון"), אשר ידועות בשימור מעולה של מאובנים, בנוסף לרקמות רכות, נוצות וכו'. מאובן זה הפך לנציג הראשון של הסדרה בספרות המדעית, כשקוליני פרסם באותה שנה את המאמר המדעי הראשון הנוגע לפטרוזאורים.
בדומה לחוקרי טבע אחרים בני תקופתו, קוליני – שבנוסף היה מזכירו לשעבר של הפילוסוף והסופר הנודע וולטר, אחד מהדמויות הבולטות של עידן הנאורות – לא האמין כי המאובנים הם צורות משונות של סלעים או שאריות של המבול. כאשר הוא בחן את המאובן לעומק, הוא קיבל את הרושם שהממצא מוזר למראה: יצור שלא נצפה לפני כן, בעל מקור ארוך ומלא שיניים, ומה שנראתה כמו אצבע ארוכה מאוד. קוליני יצר תרשים מדויק של המאובן, והסיק נכונה כי זרועותיו יכלו להתקפל, ואף העלה בדעתו שקרום היה יכול להתחבר אליהם. עם זאת, הוא שיער כי זהו שלדו של יצור ימי לא ידוע, בהתבסס על גפיו דמויות הסנפיר לכאורה, ועל כך שהשתמר יחד עם בעלי חיים ימיים כגון דגים וסרטנאים.
בשנת 1801, בהסתמכו על תיאורו המדויק של קוליני, חוקר הטבע הצרפתי ז'ורז' קיווייה זיהה את היצור כזוחל מעופף. מאוחר יותר בשנת 1809, הוא העניק לו את הכינוי בשם “Ptero-Dactyle“ (מילולית: "אצבע כנף"), שלימים הפך לסוג והמין היחיד פטרודקטילוס ("Pterodactylus antiquus"; נכון לשנת 2014). לבסוף, בשנת 1824 סיכם את סברותיו במאמר בו כתב כי היצור עף באמצעות קרום תעופה שהתחבר לאצבע הרביעית של הגפיים הקדמיות, וטיפס על עצים או נתלה מהם באמצעות שלוש האצבעות האחרות וטופריהן. כמו כן, הוא כתב כי ככל הנראה היצור היה מסוגל גם לזחול על הקרקע ואולי אף לעמוד על גפיו האחוריות, אך לא ללכת על שתיים. רק בשנת 1874 נמצאו סברותיו של קיווייה לגבי התעופה כנכונות, כאשר התגלו הטביעות הראשונות של קרום הכנף.
מלבד היותו הממצא הראשון של סדרת בעלי חיים נכחדת שלמה, למאובן זה הייתה חשיבות נוספת. רוב המאובנים בתקופתו היו שאריות השייכות לבעלי חיים ימיים, אשר אף על פי שלא נצפו על ידי האדם, שוער כי עדיין יכלו להתקיים להם במקומות שלא נחקרו. לעומתם, על פי קוליני הפטרוזאור היה יצור מעופף גדול יחסית, שלא היה יכול לחלוף על פניהם של בני האנוש מבלי להתגלות. משום כך, ממצא זה היווה עדות לרעיון שנחשב בזמנו כקיצוני גם על ידי בכירי המדענים – הכחדה. בתקופת גילוי המין תועדו מדעית גם ראשוני הדינוזאורים, בהם האיגואנודון והמגלוזאורוס, שהיו בעלי השפעה דומה.
במקביל לעבודתו של קיווייה, פירושים שונים הועלו בנוגע לאופיו של היצור המשונה. אחד מהם היה של האנטומיסט הגרמני יוהאן בלומנבאך (Johann Blumenbach), שטען כי זהו מין של עוף מים. פרשנות אחרת הועלתה על ידי חוקר אחר, Samuel Thomas von Sömmerring, שהיה משוכנע כי זהו מין חדש של עטלף. זה האחרון טען כי מין זה היה חוליה מקשרת בין העטלפים והעופות, וקרא לו "Ornithocephalus" (מילולית: "גולגולת עוף"), ואף הציע רצף הדרגתי אפשרי בין יונקים מעופפים לעופות. בניגוד לקיווייה, הוא שם את ידיו על המאובן המקורי, אך בכל זאת סיווג באופן שגוי את העצמות (עצם הזרוע כעצם הבריח לדוגמה). בכל מקרה, גם הוא שיער את קיומו של קרום התעופה, וטען כי היצור לכד חרקים במעופו.