29. Организм как открытая система. Понятие продукции и притока энтропии в открытых системах.

Общее изменение энтропии в открытой системе, обменивающейся с внешней средой энергией и веществом, можно представить в виде :

dS = Q_e/T + Qi/T = deS + diS (1), где deS - изменение энтропии за счет обмена с внешней средой, diS - продукция энтропии в самой системе вследствие необратимых процессов. В соответствии с уравнением (1), возможны следующие три ситуации : 1) - deS = diS, тогда общее изменение энтропии в организме равно нулю. 2) - deS  diS, то dS  0. 3) - deS  diS, то dS 0. Таким образом, энтропия в организме может оставаться постоянной величиной, может увеличиваться и может даже уменьшаться, если поток отрицательной энтропии из среды в организм больше потока энтропии, образующейся в организме. Многими учеными в настоящее время используется понятие отрицательной энтропии. При этом считается, что в организме постоянно продуцируется положительная энтропия, а из окружающей среды в организм постоянно поступает отрицательная энтропия. При этом надо отметить, что отрицательная энтропия - понятие условное, под которым подразумевается не запас упорядоченности, а свободная энергия, поступающая с пищей. Во всех случаях энтропия системы “ организм - среда “ возрастает, что находится в полном соответствии со вторым законом термодинамики.

Уравнение (1) можно записать в дифференциальной форме :

dS/dt = deS/dt + diS/dt (2) , где t - время. Это уравнение является математическим выражением второго закона термодинамики для живых организмов. Он гласит : СКОРОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ ЭНТРОПИИ В ОРГАНИЗМЕ РАВНА АЛГЕБРАИЧЕСКОЙ СУММЕ СКОРОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ЭНТРОПИИ ВНУТРИ ОРГАНИЗМА И СКОРОСТИ ПОСТУПЛЕНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ЭНТРОПИИ ИЗ СРЕДЫ В ОРГАНИЗМ.

29. Понятие о стационарном состоянии. Критерий стационарности. Теорема Пригожина.

Состояние системы, при котором ее параметры со временем не изменяются, но происходит обмен веществом и энергией с окружающей средой называется стационарным.

Критерием стационарности системы является равенство нулю общего изменения энтропии и свободной энергии внутри системы.

Теорема Пригожина: в стационарном состоянии скорость возрастания энтропии, обусловленная протеканием необратимых процессов, имеет положительное и минимальное из всех возможных значение.

29. Постоянство внутренней среды организма.

Для живого организма характерно постоянство параметров состояния во времени, которое называется гомеостазом. Гомеостаз – это стационарное состояние организма. В стационарном состоянии организм теплокровных находится по таким показателям, как химический состав внутренней среды, осмотическое давление и рН крови, температура тела и пр. Стационарное состояние присуще не только внутренней среде организма, но и всем его клеткам, которые характеризуются постоянством концентрационных, осмотических, электрических градиентов и других физико-химических показателей.

29. Сравнение стационарного состояния и термодинамического равновесия.

Стационарное состояние и термодинамическое равновесие сходны в том, что параметры систем и в одном и в другом случае остаются неизменными.

Их основное отличие состоит в том, что стабильность их параметров достигается различными путями: при термодинамическом равновесии отсутствуют всякие направленные процессы, в то время как в стационарном состоянии процессы протекают, но скорости и направления этих процессов постоянны и взаимно уравновешены.