0122

Stosunek oddechowy dla węglowodanów wynosi 1, dla tłuszczów 0,71, białek 0,81 (tabela 6.1).

Pomiary kalorymetryczne (bezpośrednie czy pośrednie) pozwalają zmierzyć przemianę podstawową materii — najmniejszą moc energii, jaką organizm potrzebuje do utrzymania procesów życiowych będąc w całkowitym spoczynku. Przemiana podstawowa dorosłego człowieka wynosi średnio około 80 W (niecałe 100 W), w przeliczeniu na inne jednostki: 3 • 10⁵J/godz., 70 kcal/godz., 72- 10⁵ J/24 godz., 1700 kcal/24 godz.

t-t₂

Tr

Pomiary kalorymetryczne pozwalają także na wyznaczenie wydajności, z jaką organizm człowieka przekształca energię chemiczną w pracę mechaniczną. Wydajność organizmu wyraża się stosunkiem wykonanej pracy zewnętrznej W_e do zużytej na ten cel energii AH_e. Otrzymuje się w ten sposób wydajność w granicach 20-25%. Wydajność wyraziłaby się znacznie mniejszą wartością, gdyby ją obliczyć w stosunku do całkowitej pobranej energii AH (tj. energii spoczynkowej powiększonej o energię zużytą na wykonanie pracy zewnętrznej). Organizm jako „maszyna” ma tę wyższość nad motorami cieplnymi,

wyrażają

że pracuje przy stosunkowo małej różnicy temperatury. Wzór -ą =

cy wydajność idealnego motoru cieplnego, widać nic ma zastosowania do organizmu ży wego. Organizm nie pracuje na zasadzie zamiany na pracę energii przekazywanej na sposób ciepła. Zachodzi w nim przemiana energii chemicznej (w postaci entalpii swobodnej) bezpośrednio w pracę, 'ciepło jest produktem ubocznym, jako wynik towarzyszących procesów nieodwracalnych.

6.2. Druga zasada termodynamiki w procesach biologicznych

Ustrój żywy stanowi układ o bardzo złożonej i wysoko zorganizowanej strukturze. W okresie rozwoju organizm żywy przyswaja sobie materię i energię z otoczenia i potrafi im nadać formę organizacyjną o mniejszej entropii i większej entalpii swobodnej. Nawet w okresie dojrzałości organizm potrafi utrzymać czy odnawiać wysoką organizację materii i energii. Jak to pogodzić z prawem wzrostu entropii czy ubytku entalpii swobodnej?

Entropia organizmu żywego, stanowiącego układ otwarty, zmienia się zgodnie z 5.5 z szybkością

dS'_orf _ dS, ^ dS, dr dr ¹ dr

fdS_e    \

Gdyby organizm żywy był układem zamkniętym 1-^-= 0 1, jego entropia rosła by

d5*_or«    diS/    ,    ,    .

z prędkością-= — > 0, w związku z jej tworzeniem się w procesach meodwra-

dr    dr

calnych. Jednak źródła entropii wygasają, szybkość tworzenia się entropii maleje aż stanie d S,

się zerem,-->0, kiedy entropia przyjmie wartość maksymalną; wtedy układ znajdzie się w stanie równowagi statycznej, równoważnej ze śmiercią.

Organizm, stanowiąc układ otwarty, wymienia entropię dS,. z otoczeniem; otrzymuje bowiem entropię dS' > 0 z produktami pokarmowymi oraz oddaje entropię dS" < 0

129

9 — Podstawy biofizyki