5806256262

5806256262



Część III: Termodynamika układów biologicznych

Do opisu wymiany entropii z otoczeniem wygodnie jest użyć pojęcia strumienia. W fizyce, chemii fizycznej i biofizyce strumień J definiujemy jako:

ilość materii lub energii przechodząca w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni prostopadłą do kierunku strumienia.

Warunkiem istnienia strumienia jest występowanie w układzie różnicy jakiegoś potencjału termodynamicznego, x. Wymianę entropii z otoczeniem można opisać jako strumień entropii:

dSc _ dJs

dt dx

Ostatecznie równanie opisujące zmiany entropii w układzie otwartym przyjmie więc postać:

Stan stacjonarny

Wielkością determinującą stan układu jest przy tym szybkość produkcji entropii a. Z II. zasady termodynamiki wynika, że a nie może być mniejsze od 0. Jeżeli a = 0, to mamy do czynienia z równowagą termodynamiczną, stanem nieciekawym z punktu widzenia biofizyki. Gdy a > 0 w układzie biegnie samorzutnie jakiś proces i wytwarzana jest entropia. Z punktu widzenia biofizyki interesujący jest pewien przypadek szczególny procesów samorzutnych w układach otwartych: przypadek, gdy cała produkowana w układzie entropia a opuszcza układ w postaci strumienia entropii:

a


dJs

5x

Podstawiając ten warunek do powyższego równania dochodzimy do zależności: dS/dt = 0. Taki stan układu nazywamy stanem stacjonarnym: układ produkuje entropię (biegnie proces samorzutny), lecz jego entropia nie wzrasta.

Okazuje się, że wiele układów ożywionych można z dobrym przybliżeniem traktować jako układy stacjonarne. Dla termodynamicznego opisu takich układów musimy jeszcze określić siłę napędzającą strumień entropii, x, oraz zaproponować sposób wyznaczania szybkości produkcji entropii w układzie, a.

Entropia układu jest typowa funkcją wewnętrzną. Wartości funkcji tego typu określone są przez zmienne zewnętrzne (dające się wyznaczyć z pomiaru) jedynie w stanie równowagi. Również jedynie w stanie równowagi entropia jest funkcja stanu i tylko wtedy posiada różniczkę zupełną. Jednakże my z definicji rozpatrujemy układ nie znajdujący się w stanie równowagi. Wygląda to na ślepą uliczkę.

12



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Część III: Termodynamika układów biologicznych Materiały Pomocnicze do Wykładów z Podstaw
Część III: Termodynamika układów biologicznych ■ AG > O - reakcja przebiega spontanicznie, ale w
Część III: Termodynamika układów biologicznych 2N2 + 502 + 2H20 = 4H+ + 4N03 Standardowa zmiana ent
Część III: Termodynamika układów biologicznych Przez dłuższy czas poszukiwano wyjścia z tego problem
Część III: Termodynamika układów biologicznych W przypadku strumieni sprzężonych niektóre strumienie
Część III: Termodynamika układów biologicznych Ldv - współczynnik ultrafiltracji lub osmozy Z faktu
Część III: Termodynamika układów biologicznych dt Na uwagę zasługuje fakt, że występowanie
Część III: Termodynamika układów biologicznych ■    przyjęliśmy liniową
Część III: Termodynamika układów biologicznychPOMIARY KALORYMETRYCZNEWstęp Pomiary kalorymetryczne
Część III: Termodynamika układów biologicznych niższej niż zadana temperatura doświadczenia T°,
Część III: Termodynamika układów biologicznych układu na jednym poziomie może być traktowany jako ca
Część III: Termodynamika układów biologicznych roztworu składnika B i proces się powtarza. W miarę j
Część III: Termodynamika układów biologicznych gdzie L, M, N są pochodnymi cząstkowymi funkcji g
Część III: Termodynamika układów biologicznych Tak więc objętość jest funkcją stanu gazu
Część III: Termodynamika układów biologicznych układach biologicznych. Od tego czasu badania takie
Część III: Termodynamika układów biologicznych r - współrzędna pracy. Należy teraz dla każdego
Część III: Termodynamika układów biologicznych ■    energia swobodna (F) zwana także
Część III: Termodynamika układów biologicznych dH = TdS - Vdp + Pidiij + pjdn } Jeżeli założymy, że
Część III: Termodynamika układów biologicznych fj.i = H-RTlnrij lub m =    +

więcej podobnych podstron