A termodinamika második törvénye és az élő szervezetben

Ha az érvényességi I főtétele az élő szervezetek soha nem is megkérdőjelezték, az alkalmazhatóság biológiai objektumok a második törvény okozta heves viták. Tény, hogy az entrópia olyan orga-nism az életben nem növekszik, mivel úgy tűnt, hogy az elején a II és többé-kevésbé állandó. Egyes kutatók úgy vélik, ez a funkció még a leginkább jellemzett Terni fémjelzi az élet. Például egy kiemelkedő szovjet biológus E. S. Bauer megfogalmazott elve „ütköző-chivogo egyensúlytalanság”, amely szerint a nem élő rendszer mindig törekszik egyensúlyi állapotban (ami kíséri növekedése entrópia-kemping), mivel az élő organizmusok alatti tartózkodjanak nem egyensúlyi állapot állandó entrópia a szabad energia. Ez valójában a megfelelő helyzetben jelentős pontatlanság, ami lesz szó tovább. Fontos megjegyezni, hogy bizonyos életfilozófia beállítások ennye tudósok előterjesztett koncepció egy speciális „anti-entrópia” élet küldetés miatt néhány „életerő”. Ebben az órában, nyilvánvalóvá vált, hogy az összes ilyen érvek, amelyek a mai napig megtalálhatók a népszerű irodalom alapján alatti óvatosság.

Termodinamika a nyílt rendszerek razrabotena viszonylag új keletű (a 50-60-es években a század) számos tudós, köztük egy különleges helyet foglal el IR Prigogine egy díjat, azoknak a munkáját a Nobel-díjat. Az alapötlet igen egyszerű Prigogine. A teljes változás entrópia nyílt rendszerek, azt kell képviselni formájában két részből áll: az első oka közülük (# 916; i k) belső folyamatok, amelyek visszafordíthatatlan és mindig kíséri energiaelnyelő; A második rész (# 916; e ok) cseréje miatt az energia és az anyag között a rendszer és a környezet. ezért

Egy hasonló kifejezést írhatjuk fél távú változást a szabad energiájának egy nyitott rendszer:

Mivel minden valós folyamatok nyitott rendszerekben adott esetben-irreverzibilitás, a # 916; i s mindig nagyobb, mint nulla, a # 916; i G - mindig negatív, de. Ami # 916; E S (vagy # 916; e G), a jelek ezen értékek a különböző helyzetekben különböző jelentése lehet során a környezettel való, a szabad energia a rendszer lehet, és Uwe-lichivatsya és csökkenhet. Nem nehéz kitalálni, hogy a organiz-me az első alkalommal kerül sor az asszimiláció az élelmiszer, míg a második - a káros hatások, amelyek többletköltséget Nye szabad energia.

Meg kell jegyezni, hogy a felhalmozódása a szabad energia a rendszer borított (és ennek megfelelően csökkentik a entrópia) mindig jár együtt nőtt entrópia a környe de, hogy van, más szervek, amelyek kapcsolatban állnak a vizsgált B-tem. Vegyük például a kapcsolat a fotoszintézis a pro-engedményezési előforduló nap. Létrehozásakor egy mól glükóz szabad energia a növény nőtt mintegy 48000 J, és az entrópia csökken 160 J K -1 (a tempera-kerek 300 K). A szintézist egy molekula glükóz szükséges három scheniya ABS-ray beam, és, egy mól - 3NA = = 18 23 okt kvantumokat. Során fúziós reakciók nyújtó a nap-ing mennyiségű sugárzást quanta, entrópia növekszik Sun 1800 J. K -1. Következésképpen, egy kompenzált-CIÓ entrópia csökkenése 160 J K -1 a bioszférában Föld nem szükségességét entrópia termékek 1800 JK -1 az a nap.

Általánosságban elmondható, hogy egy nyitott rendszer # 916; e ≤≥0, ahol egy idő-WIDE időközönként összesen entrópiaváltozás eltérő lehet, mivel az értékek folyamatosan változnak # 916; i s és # 916; e s végül -, és egy jel. Ezzel kapcsolatban az opciót vezették be a termodinamika által borított rendszerek, amely nem volt jelen a klasszikus termodinamika (termodinamika izolált rendszerek). Ez csak idő kérdése. A klasszikus termodinamika pedig csak állítsa az üzemmód, amely lehetővé teszi, nem veszik figyelembe a függőség a paraméterek termodinamikai folyamat időről időre. A termodinamika a nyílt rendszerek adott-go, hogy vegye figyelembe a folyamatos változás a szabad energia és entrópia miatt a kapcsolási e rendszereknek az állandóan változó külső környezet.

Ezért a készítmény a termodinamika második törvénye a nyílt rendszerek bevezetése indokolt sebesség értéket

DS / dt megváltoztatja entropii- által meghatározott kifejezés

Tag - di s / dt nevezzük entrópia termelés, és a de s / dt homo-com entrópia.

Most tudjuk megfogalmazni a második törvénye termodinamikai-ki a nyílt rendszerek: nyitott rendszerek belső-Menen entrópia mindig pozitív, és a belső változást, a szabad energia mindig negatív. Hangsúlyozza igazi visszafordíthatatlanságáról termodinamikai folyamatokat nyitott rendszerekben:

Az izolált rendszerben, de s / dt = 0 és DS / dt = di s / dt abból

kell „klasszikus” megfogalmazás a második

Ahhoz, hogy a szükséges életet fog tenni egy folytonos set a szervezetben a szabad energia a környezetben, amely kitölti-szakadatlan csökkenést szabad energia a szervezet fog végrehajtani a különböző fajokban, és hogy folyamatosan entrópia szervezetre. Ezt a folyamatot nevezik a negatív entrópia beáramlását a szervezetben. A „negatív entrópia” (vagy „negatív entrópia”) tetszett, de nehéz megérteni, és összezavarja a termo-lógiai, így nem sok hasznát az elmúlt években. Mivel jár, különösen a másik félreértés. A szakirodalomban megtalálható a nyilatkozatot, ha a szervezet megkapja a pi forráspontú negatív entrópia, mivel élelmiszerek fehérjék, nukleinsavak, poliszacharidok, zsírok - ve létezik, amelynek alacsony entrópia, mivel a komplex molekula atomok eloszlása ​​megrendelt és termodinamikailag Env a valószínűsége egy ilyen rendszer alacsony. Azonban ezek a nyilatkozatok nem veszi figyelembe, hogy az emésztőrendszerben minden összetett molekulák bomlanak le monomer. Ezek BCA ik- a bélből a véráramba, és onnan behatolnak a sejtekbe. Ez származik monomer szabad energia biológiai oxidáció. Következésképpen Nick Coy „negatív”, és még alacsony entrópiája a személy nem egy félig chaet az asszimiláció az élelmiszer. táplálékfelvétel egy termodinamikai szempontból a folyamatos ellátás a szervezetben a szabad energia. Több mint 60 év az élet, valaki eszik mintegy 14 tonna szénhidrátot, 2,5 tonna fehérje és zsír. Ha ehhez hozzátesszük, 56 tonna vizet iszik, akkor könnyen kiszámítható, hogy az emberi test teljes élettartama alatt a tömeg halad ve társadalmakban ezerszer nagyobb, mint a saját súlya. Ez egyértelműen igazolja, hogy egy élő szervezet - egy nyílt B tem.

Álló nevezett állapotot nyílt rendszerek van, amelyben a fő makroszkopikus paramétereinek a rendszer, akkor állandó marad. Szükséges hangsúlyozni az alapvető különbség az egyensúlyi állapotot, és stacionárius

A funkciók és az álló egyensúlyi állapot

(Gubanov, Utepbergenov, 1978)

A szabad energia és entrópia a rendszer működik a rendszer, hogy maximális hiányában színátmenetek a rendszerben

A szabad energia a rendszer és rabotosposo-- Nosta állandó, de nem a minimális entrópia a rendszer miatt állandó egyenlőségét termékek és entrópia fluxus állandó jelenlétét gradiensek a rendszerben

A egyensúlyi állapot a rendszerben megállt az összes pro-folyamatok, amellett, hogy a termikus mozgást molekulák; Ennek megfelelően, akkor túlbecsülik fordítja minden színátmenetek. A steady-state kémiai reakció, diffúzió, ion szállítási és egyéb PROTSES-sy, de kiegyensúlyozott, hogy az állam a rendszer egészének nem változik. Egyensúlyi állapotban van Grad-ókorban között az egyes részek a rendszer, de állandó marad. Ez csak akkor lehetséges, azzal a feltétellel, hogy a környezet és a rendszer fogadja az ügynök és a szabad energia, és megadja a reakciótermékek és a hőt. Termodinamikai kritérium (feltétel) az álló-megítélése a közötti egyenlőség a termelés entrópia ORGA-nism és entrópia áramlás belőle a környezetbe:

és a teljes entrópia változás nulla:

Egyértelmű, hogy a termodinamikai egyensúly jellemző nincs anyagáramlás a rendszer és a környezet, míg az egyensúlyi állapot egy nyitott rendszer fenntartását bla Godard anyagcsere és energia a környezettel. Ez a kb Rouge közeg nyílt rendszer felhívja a szabad Ener Gia fenntartásához szükséges az egyensúlyi állapot. Ahhoz, hogy menteni a termodinamikai egyensúly fordítsuk szabad energia nem szükséges,

Egy biológiai rendszerben, termodinamikai egyensúly bajusz-tanavlivaetsya csak bekövetkeztével halál. A hagyományos bajusz-loviyah élő szervezet azt állítja, a nyugalmi állapot, amelyet az jellemez, nem a hiánya folyamatát, és ezzel maguk útján (általában egy nagyon aktív és elfoglalt), co-tórusz vannak beállítva, hogy a fő paraméterei a rendszer változatlan marad, ami a külső Impresszum-Lenie " pihenni. "

Természettudósok régóta észrevette a vágy a biológiai rendszerek, elsősorban a jól szervezett szervezetekre, mégis fenntartja mag Hivatkozó élet állandó szinten az egész élet. A lo-Redin múlt század kiemelkedő élettanász C. Bernard-létrehozott ábrázolások a állandóságának a „belső környezet”, arra utal, hogy a vér, nyirok és az intercelluláris (intersticiális) folyadékban. It „gruzheny-” sejtek minden szöveteket és szerveket. A belső környezet magasabb fonal-votnyh jellemzi viszonylag állandó fizikai-kémiai és fiziológiai tulajdonságai: hőmérséklet, pH, az oxigén tartalom és uglekis-logo gáz, víz, ionok, cukrok és egyéb anyagok, relatív vérnyomás stabil-Ness, vérsejt összetétele és más, úgynevezett Vai nevezett fiziológiai állandói.

Bernard K. hozzárendelve értéke a belső környezet a egyfajta „üvegház.” Cell. Azt állította, hogy „az állandóság, a belső környezet szükséges feltétele a szabad élet magasabb rendű állatokban.” A rendelkezésre álló integrált belső közeg, amelynek a tulajdonságai is állandó marad jelentős változások környezeti feltételek lehetővé teszi, hogy az a személy, megőrzi nyat élet jelentős ingadozása fizikai-kémiai paraméterek a külvilággal.

1939 óta gyökerezik tudomány, a „homeosztázis” (iCal Gre-származék szó: # 947; # 969; # 956; # 969; # 953; # 969; # 963; -odinakovy, # 963; # 964; # 945; # 963; # 953; # 963; állapot). Ez az állapot a biológiai rendszer által biztosított kölcsönhatás a belső környezet a külvilággal. A külső környezet egy személy kapja amit kér az élet. A teste adja „toxinok”. Major fogyasztók valamennyi vevő biológiai rendszer okra-kg Környezeti és a termelők „salakból” a sejtekben. Azonban a szervezetben a magasabbrendű állatok túlnyomó részét a sejtek nem kerülnek közvetlen érintkezésbe a külső környezettel. A sejteket érintkezésbe hozzuk a DNS-eket Tren közepes test, és hogy viszont kapcsolódik a külső környezet a keringési, légzőszervi, emésztőrendszeri, szétválasztás.

Ebből megérthetjük, hogy homeosztázis éppen az egyensúlyi állapot egy szervezet a magasabb rendű állatok.

Termodinamika a nyílt rendszerek lehetővé teszi, hogy nyissa több ódákat, valamint az oka megvalósíthatóságát az állandósult a bio-logikai rendszer, amely megjelenik a Prigogine tétel.