Термодинамика биологических систем реферат

by martavenPosted on

Например, появлению предельного цикла, возникновению диссипативных структур в распределенных системах также предшествует нарушение термодинамической устойчивости вдали от равновесия. Для простоты рассуждения будем считать, что можно выделить один метаболический процесс, приводящий в движение активный транспорт натрия рис. Так и не нашли ответ на свой вопрос? Прочитать как работает сервис. Все предметы Физика Термодинамика Термодинамика человека.

Увеличение интенсивности отвода энтропии из клетки человека возможно не только уменьшение температуры, а и термодинамика биологических систем реферат энергетического потенциала внутри самого организма. По существу, клетка — это химический реактор, выполняющий синтез различных белков, ферментов, которые поставляются кровеносными сосудами в межклеточную жидкость из органов дыхания, пищеварения и эндокринной системы.

Весь процесс приготовления еды на кухне - это рост энтропии, процесс жевания — тоже, усвоения реагентов в кишечнике — тоже формируют энтропию. И только явление синтеза полезных для организма веществ происходит с уменьшением энтропии. Здесь главное в том, что, согласно второму термодинамическому закону, прирост энергии из-за необратимости превосходит в несколько раз ее уменьшение посредством взаимодействия сложных молекул и простых. Клетка человека, как и любой другой химический реактор, обладает характеристикой селективности трансформаций и свойством быстрого превращения сырья в целевой товар.

Известно, что эти два свойства абсолютно антагонистичны. В результате, бедному организму приходится создать целую систему распада реагентов, вывода шлаков и ядов.

3706297

У термодинамика биологических систем реферат собственная экология и свои очистные сооружения, которые объяснить с точки зрения науки практически невозможно.

И все равно при таком процессе производится мало конечного продукта. Необходимо для интенсификации постоянно вырабатывать избыток исходных элементов. Правда, некоторые млекопитающие отработали прием увеличения коэффициента использования такого важного сырья. Этот метод заключается в том, что они съедают часть собственных и чужих экскрементов.

Но человеку, живущему в нормальных условиях, такой прием как-то не совсем подходит. Вывод: клетки человека не только генерирует энтропию и выбрасывает ее в окружающий мир, но и осуществляют это с перерасходом по сырью, хотя с достаточно малой эффективностью. Второй закон термодинамики считается верховным предиктором в бытии всех живых существ, а первое термодинамическое начало — просто мальчик на побегушках. Оказалось, что выделенная организмом теплота полностью соответствует энергии, поглощенной вместе с питательными веществами.

Справедливость первого закона означает, что сам по себе организм не является независимым источником какой-либо новой энергии.

Термодинамика биологических систем реферат 7350291

Второй закон термодинамики дает критерий направленности самопроизвольных необратимых процессов. Знак неравенства относится к неравновесным процессам. В этом и состоит эволюционный критерий направленности необратимых изменений в изолированных системах, которые всегда идут с увеличением энтропии до ее максимальных значений при окончании процесса и установлении термодинамического равновесия.

Увеличение энтропии означает падение степени упорядоченности и организованности в системе, ее хаотизацию. Применение термодинамика биологических систем реферат закона к биологическим термодинамика биологических систем реферат в его классической формулировке приводит, как кажется на первый взгляд, к парадоксальному выводу, что процессы жизнедеятельности идут с нарушением принципов термодинамики.

В самом деле, усложнение и увеличение упорядоченности организмов в период их роста сопровождаются кажущимся уменьшением, а не увеличением энтропии, как должно было бы следовать из второго закона. Однако увеличение энтропии в необратимых самопроизвольных процессах происходит в изолированных системах, а биологические системы являются открытыми.

Проблема поэтому заключается в том, чтобы, во-первых, понять, как связано изменение энтропии с параметрами процессов в открытой системе, а во-вторых, выяснить, можно ли предсказать общее направление необратимых процессов в открытой системе по изменению ее энтропии. Главная трудность в решении этой проблемы состоит в том, что мы должны учитывать изменение всех термодинамических величин во времени непосредственно в ходе процессов в открытой системе.

Постулат И. Пригожина состоит в том, что общее изменение энтропии dS открытой системы может происходить независимо либо за счет процессов обмена с внешней средой deSлибо вследствие внутренних необратимых процессов diS :. В клеточном метаболизме всегда можно выделить такие две группы процессов.

Под внутренней энергией системы понимают сумму кинетической и потенциальной энергий частиц, из которых состоит система. И потому у таких элементов много степеней свободы движения.

Например, поступление извне глюкозы, выделение наружу продуктов ее окисления deS и окисление глюкозы в процессах дыхания diS. В фотосинтезе приток свободной энергии света приводит к уменьшению энтропии клетки deS 0. В зависимости от соотношения скоростей изменения deS и diS общая энтропия dS открытой системы может либо увеличиваться, либо уменьшаться со временем.

Если единственной причиной необратимости и увеличения энтропии системы являются ее внутренние процессы, то они ведут к уменьшению ее термодинамического потенциала.

В этом случае. Можно показать, что скорость возникновения положительной энтропии внутри открытой химической системы зависит от химического сродства А термодинамика биологических систем реферат скорости реакции u:. Химическое сродство А определяется разностью химических потенциалов реагентов реакции, то есть ее движущей силой. Выражение 6 имеет простой смысл. Оно показывает, что скорость образования в системе положительной энтропии в ходе необратимого химического процесса прямо пропорциональна его движущей силе A и скорости u.

Термодинамика биологических систем

Между движущими силами и скоростями потоками должна, очевидно, существовать взаимосвязь, при которой увеличение уменьшение движущей силы вызывает соответствующее увеличение уменьшение скорости процесса. Это относится не только к химическим реакциям, но и к другим необратимым процессам.

Термодинамика биологических систем реферат 5481

Например, процессы переноса тепла и диффузии вещества через мембрану из одной фазы в другую включают движущие силы - градиенты температуры и концентраций, а потоки соответствуют переносу тепла или вещества между двумя фазами. Во всех этих случаях возрастание энтропии термодинамика биологических систем реферат вид. Если система находится вблизи равновесия, где величины движущих сил и потоков очень малы, то между ними имеется прямая пропорциональная зависимость:.

Эссе на сказку пушкина сказка о царе салтане4 %
Реферат методы активного социального обучения45 %
Стивен спилберг доклад на английском10 %
Реферат на тему испытание трансформаторов30 %
Наследование группы крови реферат42 %

Если в открытой системе вблизи равновесия протекают одновременно несколько процессов, то между ними существуют термодинамические соотношения, отражающие их взаимное влияние. Обзор круговых процессов.

Термодинамика биологических систем реферат 1520

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т. Рекомендуем скачать работу и оценить ее, кликнув по соответствующей звездочке. Главная База знаний "Allbest" Физика и энергетика Термодинамика биологических систем - подобные работы. Термодинамика биологических систем Рассмотрение видов термодинамических систем.

Термодинамика биологических процессов

Оценка состояния системы, в котором параметры состояния не изменяются во времени. Характеристика первого закона термодинамики живых организмов. Направления спонтанных процессов в изолированных системах. Второй закон термодинамики. Три начала термодинамики. Основы термодинамики. Основные понятия и определения.

Энтропия и второй закон термодинамики (видео 6) - Энергия- Биология

Универсальность — приложимость к процессам самого разного рода от транспорта веществ через мембрану клетки до биологической эволюции. Основной вопрос, на который отвечает термодинамика — принципиальная возможность и направление протекания данного процесса.

В зависимости от характера взаимодействия с окружающей средой различают 3 типа систем: Изолированные системы — не обмениваются с окружающей средой ни энергиейни термодинамика биологических систем реферат, так как внешняя среда на них не влияет.

Замкнутые системы — обмениваются с окружающей средой энергией, но не веществом. Совместно замкнутые и изолированные системы термодинамика биологических систем реферат закрытыми. Закрытые системы — это те, которые не могут обмениваться с окружающей средой веществом. Открытые системы — обмениваются с внешней средой и энергией, и веществом. Все биологические системы — открытые. Физико-химические свойства системы m, V, p, T — её термодинамические параметры. Совокупность этих параметров определяет термодинамическое состояние системы.

Изменение хотя бы одного из этих параметров ведёт к изменению термодинамического состояния в целом. При наличии биосинтеза в организме может наблюдаться местное уменьшение энтропии и увеличение свободной энергии, но это происходит лишь за счет увеличения Sи уменьшения F в другой части организма. Поэтому для нас важно такое состояние системы, когда скорость производства энтропии равна скорости поступления отрицательной энтропии из среды в систему и тогда3.

Сходство термодинамического равновесия и стационарного состояния заключается в том, что параметры, как в том, так и в другом случае, не меняются во времени. По существугомостаз — это стационарное состояние организма. Стационарное состояние присущене только организму вцелом, но и отдельным его клеткам. Вследствие необратимости процессов ворганизме скорость космические и гелиофизические чс энтропии внутринего больше нуля:.

Пригожин на основе изучения открытых систем сформулировал основное свойство стационарного состояния: в стационарном состоянии скорость возрастания энтропии, термодинамика биологических систем реферат протеканием необратимых процессов, имеет положительное и минимальноеиз возможных значений. Это положение получило название теоремы Пригожина, таккак энтропия является мерой рассеивания свободной энергии, но при стационарном состоянии рассеивание свободной энергии бывает минимальным.

Организм стремится работать на наиболее выгодном энергетическом уровне. Стремление энтропии к минимальной величине ведет к тому, что при любом отклоненииот стационарного состояния в системе наступают такие внутренние изменения, которые будут стремиться вернуть ее к минимуму производстваэнтропии и приближать систему вновь к стационарному состоянию.

Система самонастраивается на наиболее выгодный, устойчивый термодинамический режим функционирования. Это свойство системы называется аутостабилизацией.

Например, повышение температурывнешней среды действует на механизмы терморегуляции и приводит к уменьшению организмом теплопродукциии к увеличению теплоотдачи. Точное измерение температуры является неотъемлемой частью биологических исследований и медицинской диагностики. Температурный интервал окружающей среды, в которой могут находиться биологические системы, сохраняя свою жизнеспособность, вполне определенный.

Диапазон температур самих живых организмов в состоянии их активной деятельности является совсем незначительным. Методы получения и измерения температур в широком диапазоне весьма разнообразны.

Связь энтропии и информации в теории информации была установлена для статистических степеней свободы. Знак неравенства относится к неравновесным процессам. Вопрос о возможности перехода открытой системы из некоторого начального в конечное стационарное состояние можно решить на основе теоремы Пригожина, если оба состояния лежат вблизи термодинамического равновесия. Теперь попытаемся формально оценить количество информации, содержащейся в теле человека, где имеется клеток. Физиологические рецепторные процессы, играющие самостоятельную информационную роль в жизнедеятельности организма, также основаны на взаимодействиях макромолекул.

Раздел прикладной физики, изучающий методы измерения температур тел и связанные с этим вопросы, называется термометрией. Температура не может быть измерена непосредственно. Для ее определения необходимо установить температурную шкалу, то есть выбрать определенное термометрическое вещество и его свойство, зависящее от температуры, условится о начальной точке отсчета и единице измерения температуры.

Для температурной шкалы обычно выбирают две основные температуры реперные точкисоответствующие фазовым переходам, например, плавлению льда и кипению воды при определенных внешних термодинамика биологических систем реферат.

Участок шкалы между этими точками называют основным интервалом, за единицу температуры берут его определенную долю.

Можно термодинамика биологических систем реферат большое количество шкал, различающихся по термодинамическому свойству или веществу, так как ни одно из свойств не зависит от температуры строго линейно и определяется природой вещества. Независимая от свойств и вещества шкала построена на основе второго начала термодинамики и названа термодинамической шкалой температур.

За ее реперную точку принята температура тройной точки воды ,16 К.