13. Scharakteryzuj procesy termodynamiczne sprz

ęż

one

Bod

ź

ce oznaczmay Xi przyporz

ą

dkowuj

ą

c im przepływy Ji

Ji=1/s * di/dt – przeplyw (g

ę

sto

ść

strumienia w czasie)

Wyra

ż

aj

ą

c to jednym wzorem otrzymujemy postac: Ji=Li*Xi

Gdzie Xi – bodziec, Li – współczynnik proporcjonalno

ś

ci dla

danego zjawiska wyraza liczbowo przeplyw odpowiadajacy
bodzcowi jednostkowemu

Wzór ten jest uproszczeniem, gdy

ż

w układzie nie działa jeden

bodziec, ale jest ich wiele i s

ą

one od siebie

wzajemnie uzale

ż

nione. Wtedy poza przepływami

przeporz

ą

dkowanymi pojawiaj

ą

si

ę

przepływy

wymuszone- PRZEPŁYWY SPRZ

ĘŻ

ONE- powoduj

ą

one

pojawienie si

ę

nowych bod

ź

ców.

Np. bodziec temperaturowy w mieszaninie gazów, poza
transportem energii, wtórnie powoduje transport dyfuzyjny.
– Termodyfuzj

ę

W transporcie przez błon

ę

o wybiórczej przepuszczalno

ś

ci róznica

ci

ś

nie

ń

hydrostatycznych powdouje przepływ

roztworu- filtracj

ę

wtrónie pojawi si

ę

transport dyfuzyjny

(osmotyczny) ultrafiltracja.
Ka

ż

dy przepływ Ji nie jest tylko funcj

ą

bod

ź

ca Xi, któremu jest

przyporz

ą

dkowany, ale wszystkich

pozostałych bod

ź

ców.

Ji= f(X1,X2,X3…Xn)

Przyjmujemy ze funkcje sa liniowe Ji= Li1Xi1 + Li2Xi2….+LinXin

Dla ka

ż

dego przepływu jest pojednym takim równaniu, a rownanie

te nazywami fenomenologicznymi a wspolczynnik Ljk to
współczynnik fenomologiczny. Jest ich n^2 wg Onagera liczba ta
ogranicza si

ę

do ½(n^2+n). Charakteryzuja one zachodz

ą

ce

procesy transportu.

Zasada Onsagera: Macierz współczynników fenomenologicznych
układu równa

ń

opisuj

ą

cych procesy

nieodwracalne jest symetryczna (I

12

= I

21

) tj., ka

ż

demu efektowi

krzy

ż

owemu odpowiada odwrotny

efekt krzy

ż

owy

Lik=Lki
Przepływy s

ą

nieodwracalne, tworz

ą

entropi

ę

, zmniejszaj

ą

bod

ź

ce

X

ii

Mo

ż

emy okre

ś

li

ć

stopie

ń

sprz

ęż

enia pomi

ę

dzy dwoma

przepływami.
Poprzez porównanie współczynników fenomenologicznych
mo

ż

emy wyznaczy

ć

stopie

ń

sprz

ęż

enia

Q=Lik/(Lii*Lkk)^1/2

Q=0 –

gdy proces nie jest sprz

ęż

ony, bod

ź

ce nie maj

ą

wpływu na przepływ.

Q=1 –

gdy wyst

ę

puje pełne sprz

ęż

enie pomi

ę

dzy

bod

ź

cami

.

LiiLkk - współczynniki główne podaj

ą

powi

ą

zanie z

bod

ź

cami wła

ś

ciwymi

Lik - współczynnik krzy

ż

owy podaje powi

ą

zanie z

przepływu Ji z bod

ź

cem X

i

Przepływ uzale

ż

niony jest od bod

ź

ca głównego, gdy pojawi si

ę

bodziec przyspieszaj

ą

cy przepływ- bodziec

krzy

ż

owy to po małej chwili pojawi si

ę

bodziec hamuj

ą

cy- daj

ą

cy

efekt odwrotny.
Po pewnym czasie mi

ę

dzy efektami krzy

ż

owymi ustali si

ę

równowaga.
Sprz

ęż

enie procesów nieodwracalnych jest podstaw

ą

metabolizmu- gdzie maj

ą

miejsce procesy anaboliczne –

dostarczanie energii i kataboliczne- rozkładaj

ą

ce substancje.

Ka

ż

dy proces anaboliczny jest sprz

ęż

ony z katabolicznym.

Istnieje

ś

cisła zale

ż

no

ść

mi

ę

dzy sprz

ęż

eniem przepływaj

ą

cej

substancji (okre

ś

lonych procesów metabolicznych

a pojawieniem si

ę

okre

ś

lonych bod

ź

ców termodynamicznych.