5806256274

Część III: Termodynamika układów biologicznych

układach biologicznych. Od tego czasu badania takie prowadzone są z zastosowaniem coraz doskonalszej aparatury.

Samorzutność procesów

I. zasada termodynamiki nie określa kierunku przepływu energii. Dopuszcza więc możliwość zajścia zarówno:

■ ogrzewania się ciała zimniejszego kosztem stygnięcia gorącego, jak i

■ ogrzewanie się ciała gorącego kosztem dalszego oziębiania się ciała zimnego jeżeli tylko ilość energii pobranej równa jest ilości energii oddanej.

Z doświadczenia wynika jednak, że w praktyce procesy biec mogą tylko w jednym kierunku. Proces w pełni odwracalny jest tylko modelem teoretycznym. Ale stopień nieodwracalności procesu bywa różny. Np. dobre wahadło może wahać się bardzo długo po każdym kolejnym wahnięciu wracając praktycznie do tego samego położenia. A jednak i ono rozprasza energię i po pewnym czasie zatrzyma się.

Z obserwacji wiemy, że w nieodwracalność procesów „zaplątane” jest ciepło. Ale ciepło nie jest funkcją stanu. Przepływ ciepła odbywa się zgodnie z gradientem temperatury. Można więc przypuszczać że z nieodwracalnością procesu w jakiś sposób musi być związana temperatura układu. Okazało się, że różniczka ciepła zredukowanego

zwana różniczką entropii jest tą poszukiwaną miarą odwracalności procesu.

II. zasada termodynamiki mówi, że różniczka entropii nie może być ujemna. Oznacza to, że entropia nie może maleć. W procesach odwracalnych entropia nie ulega zmianie (dS = 0), a w procesach nieodwracalnych entropia rośnie (dsS > 0).

Definicję różniczki entropii można tak przekształcić, aby wyznaczyć różniczkę ciepła dQ = TdS.

Różniczkę tą można teraz wstawić do równania I. zasady termodynamiki: dU = dQ + dW = TdS + dW

Pozostaje jeszcze problem różniczki pracy. Z I. zasady termodynamiki wynika, że musimy uwzględnić wszystkie rodzaje pracy jakie może układ wykonywać lub jakie mogą być nad układem wykonywane. W przypadku ogólnym różniczkę pracy można przedstawić jako: dW = ^ Ędę

gdzie: F - współczynnik pracy