5.1 Предмет и методы химической термодинамики. Взаимосвязь между процессами обмена веществ и энергии в организме. Химическая термодинамика как теоретическая основа биоэнергетики.

Термодинамика изучает:

1.  Переходы энергии из одной формы в другую, от одной части системы к другой;

2.  Энергетические эффекты, сопровождающие различные физические и химические процессы и зависимость их от условий протекания данных процессов;

3.  Возможность, направление и пределы самопроизвольного протекания процессов в рассматриваемых условиях.

Методы химической термодинамики:

1. Прямой – Коллоидный

2. Расчётный – Закон Гесса.

2) Источник энергии в живом организме – химическая энергия, заключенная в пищевых продуктах. Энергия расходуется на:

- совершение работы внутри организма – дыхание, кровообращение, перемещение

продуктов обмена (метаболитов) и т.д.;

- нагревание вдыхаемого воздуха, потребляемой воды и пищи;

- покрытие потерь теплоты в окружающую среду;

- совершение внешней работы, связанной со всеми перемещениями человека.

Энергия, необходимая организму человека, освобождается при окислении углеводов,

жиров и белков. Пищевой рацион, который необходим человеку при различных условиях, определяется из условий разницы между расходуемой энергией за сутки и выделяющейся при окислении веществ. Энергетические затраты зависят от возраста, пола, состояния здоровья, климатических условий, вида труда.

Высокомолекулярные вещества, поступающие с пищей, имеют много слабых связей. В процессе усвоения пищи(окисления) из сложных молекул углеводов, жиров и белков образуются менее сложные вещества с более прочными связями .

Для расчета калорийности продукта используют калорические коэффициенты:

белки и углеводы: kб= ky = 4,1 ккал/г (3,9-4,2 ккал/г); жиры kж = 9,2 ккал/г (9,1-9,3 ккал/г).

q = [m (б) + m (у) ] • k_б,у + m (ж) • к_ж

3) В основе жизни лежит обмен веществ, который сопровождается процессами превращения энергии. Химическая термодинамика является теоретической основой биоэнергетики.

Биоэнергетика- изучает законы и механизмы накопления и использования энергии живыми системами. Она позволяет рассчитать энергетический баланс организма, калорийность пищевых продуктов, выбрать диету.

5.2. Основные понятия термодинамики. Интенсивные и экстенсивные параметры. Функция состояния. Внутренняя энергия. Работа и теплота - две формы передачи энергии. Типы термодинамических систем (изолированные, закрытые, открытые). Типы термодинамических процессов (изотермические, изобарные, изохорные). Стандартное состояние.

Термодинамика- наука, изучающая закон превращения энергии.

1)Термодинамическая система – совокупность материальных объектов (тел), выделенных из пространства с определенной поверхностью раздела.(поверхность может бть реальной или воображаемой)

Работа-  количественная характеристика преобразования энергии в физических процессах, зависит от вида процесса;

Внутренняя энергия - это сумма энергий молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекулы.

Энергия – физическая величина, характеризующая способность тела или системы тел совершать работу.

Теплота – мера энергии, переданная от 1 тела к другому за счет разности температур.

2) состояние системы характеризуется термодинамическими параметрами:

-экстенсивные- параметры,которые пропорциональны числу частиц в системе( m,v,n)

-интенсивные-параметры,значения которых не зависят от числа частиц в системе( t,p,c,плотность)

3) функция состояния-экстенсивные параметры, изменения которых зависят только от начального и конечного состояния системы.

4) Внутренняя энергия U как функция состояния вводится первым началом термодинамики,

ΔU =Q-А,

5) теплота Q-в закрытой системе расходуется на изменение внутренней энергии и на совершение работы против внешних сил. Q=ΔU +А

 если тепло передаётся от окружающей среды данной системе,   и   если система производит работу над окружающими телами, при этом