BIOLOGINIŲ SISTEMŲ TERMODINAMIKA

Ištrauka

BIOLOGINIŲ SISTEMŲ TERMODINAMIKA
Referatas

TURINYS
I.ĮVADAS 3
1. Pirmasis termodinamikos dėsnis 5
2.Gyvybės energijos virsmų naudingumo koeficientas 8
3.Entropija 9
4.Grįžtamieji ir negrįžtamieji procesai 10
5.Antrasis termodinamikos dėsnis 11
6.Laisvoji energija 14
7.Prigožino lygtis ir teorema 15
7.Gyvųjų sistemų termodinamika 17
8.Disipacija 18
II.IŠVADOS 19
III.LITERATŪRA 20

ĮVADAS
Gyvybė yra aukščiausia materijos egzistavimo forma. Gyvi organizmai nuo negyvų skiriasi
tuo, kad jie auga, vystosi, dauginasi, geba aktyviai reguliuoti savo funkcijas, prisitaikyti prie
aplinkos. Biologiniai objektai sugeba įsisavinti, keisti bei kaupti energiją. Todėl bendrus energijos
virsmus tiria būtent termodinamika, kuri apibūdinama kaip fenomenologinis mokslas, kurios dėsniai
yra universalūs tiek gyvajai, tiek negyvajai gamtai.
Klasikinės termodinamikos pirmasis ir antrasis dėsniai buvo suformuluoti dar XIX a.
viduryje, t.y 1850 m. Jie taikomi pusiausvyriniams procesams, t.y grįžtamiesiems, vykstantiems
izoliuotose sistemose. Tačiau biologinėse sistemose vyksta negrįžtamieji procesai, tai yra difuzija,
cheminės reakcijos, šilumos mainai, kuriuos nagrinėja nepusiausvyrinė/biologine termodinamika,
kurios pagrindus sukūrė mokslininkai L.Onzageris ir I.Prigožinas.
Biologinė termodinamika tiria įvairius energijos virsmų biologinėse sistemose dėsningumus,
kurie įgalina: nustatyti, ar organizme gali vykti tam tikras procesas, kokia kryptimi jis vystysis ir
kiek ilgai jis tęsis; apskaičiuoti gyvų organizmų energijos pakitimus, jiems esant ramybės būsenoje
ir atliekant darbą bei gyvuose organizmuose vykstančių procesų naudingo veikimo koeficientus.
Biologinės termodinaminės sistemos pavyzdžiais gali būti mitochondrija, ląstelė, širdis,
organizmas ar biosfera. Paprastai gyvas organizmas visumoje yra atvira sistema, o visi gamtoje
vykstantys savaimingi procesai yra negrįžtamieji, nes jų metu dalis energijos negrįžtamai išsisklaido
šilumos pavidalu.
Darbo objektas – biologinių sistemų termodinamika.
Tikslas – išsiaiškinti biologinių sistemų termodinamiką.
Uždaviniai:
1.Nustatyti svarbiausius termodinamikos dėsnius ir juos aptarti
2.Išsiaiškinti Prigožino principą
3.Apibrėžti atvirų sistemų termodinamiką

SĄVOKOS
Sistema – elementų visuma, tam tikru tyrinėtojo požiūriu sudaranti bendrą vienetą ir
atskiriama nuo kitos dalies – aplinkos. Pavyzdžiui, Galaktika, Saulės sistema, Žemė, biosfera,
ląstelė, organizmas, žmogus, mikroorganizmų kolonija, populiacija, ekologinė sistema, biosfera,
noosfera ir t.t.
Energija – tai sistemos būsenos apibūdinimas. Pavyzdžiui, kūnas, kurio svoris P, pakeltas į
H aukštį, turi potencinės energijos:Ep=P⋅H, o kūnas, turintis masę m ir judantis vienodu
tiesiaeigiu greičiu v, turi kinetinės energijos: Ek=m∙v22.
Termodinaminė pusiausvyra - tai tokia izoliuotosios sistemos energinė būsena, kai visa
laisvoji energija pavirsta nelaisvąja (surištąja), ir kai visose sistemos erdvėskyrose energija būna tik
šiluma, pasiskirsčiusi vienodai.
Entropija – sistemos netvarkos matas, rodantis, kaip arti pusiausvyros yra termodinaminė
sistema. Grįžtamajame procese uždaros sistemos entropija yra pastovi, tačiau negrįžtamajame
procese sistemos entropija didėja.