5806256266

Część III: Termodynamika układów biologicznych

dt

Na uwagę zasługuje fakt, że występowanie sprzężenia nie ma wpływu na wartość i kierunek strumieni. Wyznaczmy teraz różnice potencjałów chemicznych poszczególnych substancji w stanie stacjonarnym:

Rzuca się w oczy, że w układzie ze sprzężeniem strumieni występuje różnica potencjału chemicznego substancji O i to pomimo zerowego strumienia tej substancji. Różnica potencjału chemicznego substancji N nie uległa zmianie, a substancji M uległa zwiększeniu (mniejszy mianownik ułamka).

Entropia w stanie stacjonarnym

Przypomnijmy: stan stacjonarny to stan układu niezmienny w czasie, w którym układ produkuje entropię w tempie a, ale entropia układu nie ulega zmianie: dS/dt = 0. Można wykazać, że stan taki jest możliwy tylko wtedy, gdy strumienie i siły są stałe w czasie:

dt dt

Przy czym niektóre z nich mogą być równe 0, a reszta przyjmuje niezerowe, chociaż stałe wartości. W zależności od liczby niezerowych strumieni mamy stany stacjonarne odpowiednich rzędów: rząd 0 : wszystkie strumienie zanikają, a = 0 czyli układ nie wytwarza entropii, równowaga termodynamiczna,

rząd > 0: dodatnia szybkość produkcji entropii.

Na przełomie lat 50 i 60 XXw. Prigogine wykazał, że w stanie stacjonarnym układu produkcja entropii osiąga minimum lokalne. Oznacza to m.in., że układ samorzutnie wraca do stanu stacjonarnego po niewielkich odchyleniach.

Poprawność tego wniosku ograniczona jest tylko do najbliższego otoczenia minimum. Wynika to z kilku istotnych powodów:

■ definicja funkcji dyssypacji w podanej powyżej formie jest poprawna jedynie dla stanów niezbyt odległych od stanu równowagi. Jaka jest postać tej funkcji w znacznej odległości od stanu równowagi nie zostało w przypadku ogólnym wykazane.

16