Следовательно, чем ниже энтропия системы, тем выше ценность свойственной ей внутренней энергии.Энтропия является функцией состояния системы Рассмотрим теперь, как практически можно вычислить значение энтропии. Согласно положениям термодинамики, изменение энтропии при элементарном обратимом процессе определяется выражением: dS= или, при обратимом переходе из некоторого состояния (1) в состояние (2): ∆ S 1 ® 2= Превращение свободной энергии в связанную называют диссипацией (рассеянием) энергии. Таким превращением сопровождается любое преобразование более ценной формы энергии в менее ценную. Например, преобразование химической энергии, заключенной в биологических макромолекулах, в тепловую есть диссипация энергии. Второе начало термодинамики: в изолированной системе общее изменение энтропии всегда положительно. Основное значение второго начала состоит в предсказании направления процессов в системе. Второе начало термодинамики дает единый алгоритм изучения самых различных явлений. 6. Регулирование скорости реакции в организме. Принцип узкого места. Особенности механизмов ферментативных реакций. 7. Кинетика простейших реакций ферментативного катализа. Уравнение Михаэлиса-Ментена. Влияние модификаторов на кинетику ферментативных реакций. 8. Влияние температуры на скорость реакций в биологических системах. Для оценки зависимости процесс от температуры используется температурный коэффициент Вант-Гоффа Q10. Он показывает изменение скорости при изменении температуры на 10 градусов. Для процессов, протекающих с преодолением потенц.барьера, характерна сильная зависимость от температуры. Чем выше энергия активации. Тем больше коэффициент. Для реакций, протекающих по принципу изменения энтропийного фактора, коэффициент низкий. 9. Явления переноса в биологических системах, потоки и обобщенные силы. Их роль в функционировании организма как стационарной термодинамической системы. Во многих случаях скорости процессов прямо пропорциональны соответствующим обобщенным силам (Xi), характеризующим причины возникновения соответствующего процесса: dxi/dt=Ai ·Xi Это уравнение показывает многие процессы: диффузия, перенос заряда, биоперенос, теплоперенос. В процессе теплопроводности dQ/dt=AQgradТ, где AQ = К·s, К—коэффициент теплопроводности, s — площадь, через которую переносится тепло. Скорость химической реакции, dν /dt=Aμ·μx, где Aμ - Коэффициент хим.сродства Движении электрических зарядов dq/dt = Aэ·gradU= Aэ·E, где Aэ = σ ·s. Диффузия dm/dt=-D·s·(C1-C2)/l, где D — коэффициент диффузии. Или dm/dt=AD·gradC – уравнение Фика. В частности, между разными одновременно текущими процессами происходит обмен энергией. Такие процессы принято называть термодинамически сопряженными. В результате сопряжения скорость каждого процесса будет зависеть не только от «своей» обобщенной силы, но и от всех обобщенных сил, действующих в системе. уравнения переноса записываются в такой форме: dx1/dt=A11·X1+A12·X2+…+A1n·Xn, dx2/dt=A21·X1+A22·X2+…+A2n·Xn, dxn/dt=An1·X1+An2·X2+…+Ann·Xn. Транспорт веществ через клеточные мембраны также осуществляется благодаря термодинамическому сопряжению разнообразных процессов dm/dt=A11×gradC+A12×gradU+A13×mx; dq/dt=A21×gradC+A22×gradU+A23×mx; dn/dt=A31×gradC+A32×gradU+A33×mx.Величины коэффициентов Aik можно определить расчетным путем или экспериментально. 10. Тепловой баланс организма. Способы теплообмена. Уравнение теплового баланса. Вся энергия, полученная организмом, кроме той, что идет на мех. Работу, превращается в тепло, которая отдается окружающей среде. Теплоотдача – процесс отдачи тепла организмом человека осуществляется: – теплопроводностью (кондукцией) - Теплопроводностью (кондукцией) осуществляется теплопередача от поверхности тела человека к соприкасающимся с ним твердых твердым предметам или материалам внешней среды.; – конвекцией (проведением) - Конвекцией осуществляется передача тепла с поверхности тела или одежды человека движущемуся около него воздуху.; – радиацией (излучением) - Теплоотдача радиацией – это передача тепла в форме лучистой энергии с поверхности тела человека на окружающие поверхности, имеющее более низкую температуру, или в окружающее пространство. Количество тепла, отдаваемого излучением, зависит от температуры поверхности тела (одежды), температуры окружающих тело стен и поверхностей, их способности излучать тепло, величины площади тела и окружающих поверхностей, расстояния и взаимного расположения тела и окружающих его поверхностей.; – дыханием и испарением пота и влаги в легких - При испарении пота у организма человека отнимается тепло, являющееся скрытой теплотой парообразования. Теплоотдача в процессе дыхания: нагревание воздуха и испарение влаги Количество тепла, отдаваемого телом человека на нагревание воздуха в легких, зависит от количества прошедшего воздуха и его температуры при входе и выходе. А количество тепла, отдаваемого на испарение влаги, зависит от количества воздуха, прошедшего через легкие при дыхании и от содержания влаги во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе. M + J = Qрад. + Qконв. + Qисп. + Qдых. + Z, где M – энергия, вырабатываемая в организме человека (теплопродукция), ккал/час; Z – тепло, которое расходуется на механическую работу; Qрад. – потери тепла радиацией (излучение), ккал/ч; Qконв. – потеря тепла теплопроводностью и конвекцией; Qисп. – потеря тепла испарением влаги с кожи и верхних дыхательных путей, ккал/ч; Qдых. – потеря тепла на нагрев вдыхаемого воздуха, ккал/ч; J – адсорбция тепла радиацией, ккал/ч..
|
