Zasady termodynamiki w 

procesach biologicznych

Układ termodynamiczny

• Układ termodynamiczny jest częścią 

przestrzeni materialnej ograniczonej 
brzegiem od otoczenia

• Układ termodynamiczny to brzeg 

materialny lub abstrakcyjny

Rodzaje układów 

termodynamicznych

• Ze względu na rodzaj brzegu 

wyróżniamy:

a)Układ izolowany (brak wymiany 

energii i materii)

b)Układ zamknięty (brak wymiany 

materii)

c)Układ otwarty (wymiana materii i 

energii)

Układ otwarty

• układ pierwszego typu – układy zbliżone 

do stanu równowagi termodynamicznej

• układ drugiego typu – układy w których 

prędkość dopływu energii nie jest 
większa od prędkości jej rozpraszania 
(dyssypacji)

• układ trzeciego typu – układy w których 

prędkość dopływu energii jest większa 
od prędkości dyssypacji

Funkcja stanu

•   funkcja stanu jest wielkością 

fizyczną określającą stan układu:

• a) energia wewnętrzna
• b) entalpia
• c) entropia
• d) energia swobodna
• e) entalpia swobodna
• f) potencjał chemiczny

Parametry stanu

   Parametrami stanu są wielkości 

fizyczne opisujące zależności między 
poszczególnymi funkcjami stanu:

• Temperatura
• Objętość
• Ciśnienie
• Masa

Proces termodynamiczny

• przejście układu termodynamicznego 

z jednego stanu równowagi w drugi.

Rodzaje procesów 

termodynamicznych

• procesy odwracalne – przebiegają w 

dowolnym kierunku a po powrocie do 
stanu wyjściowego nie zostawiają zmian 
w otoczeniu

• procesy nieodwracalne- zachodzą w 

określonym kierunku i powodują zmiany 
w otoczeniu (układy biologiczne) 

• bodźce termodynamiczne (∆p, ∆T, ∆V)

Pierwsza zasada 

termodynamiki 

- zasada zachowania energii

• Przyrost energii wewnętrznej układu 

zamkniętego (∆U) jest równy sumie 

dostarczonego ciepła ∆Q i wykonanej pracy 

∆W

∆U = ∆Q + ∆W

• Dla przemiany izochorycznej (∆V = 0) i przy 

braku pracy ∆W = 0 całe dostarczone ciepło 

przekształca się na wzrost energii 

wewnętrznej

∆U = ∆Q

Pierwsza zasada 

termodynamiki 

- zasada zachowania energii 

c.d.

• W przemianie izobarycznej (∆p=0) układ wykonuje 

pracę objętościową (p∆V) konieczną dla 

zachowania ciśnienia (∆p=0)

∆Q = ∆U + p∆V

• gdzie ∆U + p∆V jest funkcją stanu zwaną entalpią 

(H) czyli:

∆Q = ∆H

• Rozróżnianie energii wewnętrznej (∆U) i entalpii 

(∆H) jest konieczne w przypadku gazów natomiast 

dla ciał stałych i cieczy praktycznie mamy ∆U = ∆H

Procesy egzotermiczne i 

endotermiczne

• Ciepło które układ wymienia z otoczeniem 

ma szczególnie znaczenie dla reakcji 

chemicznych

• Zmiana energii wewnętrznej układu (∆U) lub 

entalpii (∆H) jest miarą tzw. ciepła reakcji 

• Gdy ∆U lub ∆H jest <0 tzn. układ oddaje 

ciepło do otoczenia mamy do czynienia z 

reakcją egzotermiczną

• Gdy ∆U lub ∆H >0 tzn. układ pobiera ciepło z 

otoczenia mamy do czynienia z reakcją 

endotermiczną

Termodynamika 

Nierównowagowa