6. Ашық термодинамикалық жүйелерге анықтама беріңіз және оның негізгі қасиеттерін сипаттаңыз. Мысалдар келтіріңіз
Жүйе дегеніміз –бір микроматериалдарды бөлшектердің жинағы.Сол жинақ қоршаған ортадан бір нарселер арқылы шектелелген.Ашық термодинамикалық жүйе –затын береді, алады, қуатын береді, алады. Ең биік деңгейде тұрған ашық жүйе. Онтогенезде шекті, филогенезде шексіз. Ашық термодинамикалық жүйелерге барлық тірі организмдер жатады.Қаншама сан алуан түрлі болса да барлық биологиялық жүйелердің барлығы ашық термодинамикалық жүйе болғаннан кейін барлығына тән ортақ белгілері мен қасиеттері бар.. Ашық жүйе мәңгілік емес, өте ұзақ уақыт тұра алмайды, өседі, өледі, өзіне ұқсас жүйені туғызады, эволюция процесіне түседі, модифицерленеді.Ашық жүйе мәңгілік емес, өте ұзақ уақыт тұра алмайды, өседі өледі, өзіне ұқсас жүйені туғызады, эволюция процесіне түседі, модифицерленеді. Тек қана ашық болып, алмасып жатып, осы қасиеттерді орындалады. Біз ашық жүйе принципін ұстануымыз керек. . Ашық жүйелер теориясы 20ғасырдың 30- жылдарында пайда болдыБіз ашық жүйе принципін ұстануымыз керек. Алған затты шығарып отыру принципі орындалу керек. Ашық жүйе: 1) Жүйенің жүмыс қабылеттілігі өз мұқтажына жұмсалуы қажет; 2) Жүйенің жүмысы тепе - теңдікке қарсы бағытталған, өйткені ол сыртқы орта өзгерістерінің нәтижесінде туындап отырады. 3) Сыртқы түрткілер әсер еткенде жүйе олардың күшін өзгертуге бағытталған жұмыс өндіреді. Ашық жүйелер теориясы 20ғасырдың 30- жылдарында пайда болды.
7. термодинамикалық функцияларды сипаттаңыз, мысал келтіріңізЖүйенің күйіне баға беру үшін жүйедегі физикалық, химиялық қасиетіне сүйенеді. Жүйеге термодинамикалық сипаттама беру үшін жүйенің өлшемдері қолданылады. Өлшемдер екі түрге бөлінеді. Олар: экстенсивті, интенсивті. 1) егер ол функциялар жүйедегі салмағымен, микробөлшектер санымен байланысты болса, ол экстенсивті термодинамикалық функция. Экстенсивті өлшемдер жүйені тұтастығын сипаттайды. Экстенсивті өлшемдердің негізгі қасиеті – олардың аддитивтілігі немесе бірнеше жүйелердің өлшемі. Мысалы, жүйе салмағы оның жекелеген бөлшектерінің жиынтығына тең. Мыс: Көлем, қуат жатады. 2) термодинамикалық функция салмағымен, микробөлшек санымен байланысты емес, интенсивті термодинамикалық функция. Интенсивті өлшемдер күштілік сипатқа ие және жүйенің түрлі нүктелерінде түрлі мәнге ие болуы мүмкін. Жұмысты атқаруға жұмсалған энергияның кез келген түрі интенсивті өлшемнің туындауына экстенсивті өлшемге өтуі анықталады. Жұмыстың біркелкі кеңеюі – бұл қысымның көлемнің өзгерісіне өтуі, жерден көтерілген дененің әлеуетті қуаты – дененің жерден көтерілу биіктігіне көбейтілген салмағы т.с.с Оған температура, қысым, энтропияның өзгеруі жатады.
dU=dQ+dA бұл термодинамиканың бірінші заңы.
S=
экстенсивті энтропия формула
dQ=TdS кинетикалық қуатты басқа формуламен айтуға болады
dU=TdS+dA
dA=dF
dU=TdS+dF , бұдан шығатын нәтиже былай
ішкі қуат= байланыстық қуат +бос қуат
Байланыстық қуат (TdS) жүйедегі жұмысқа жұмсалмайтын қуат.
Бос қуат (dF)жұмысқа жұмсалатын қуат.
8. Термодинамикалық тепе-теңдік дегенді қалай түсінесіз? Мысалдар келтіріңіз.Ол жүйенің жұмыс жасайтын қабілеті ноль болса, бос қуаты ноль болса, реттілігі ноль болса, градиенті болмаса, байланыс қуаты максимум болса, энтропия максимум болса, ретсіздік максимум болса,байланысқан қуат мах болса, онда ол термодинамикалық тепе-теңдік болады.
ПӘК=dA/dF<1 ПӘК-100%-ден төмен, егер де 100-ге немесе 1-ге тең болса – оқшауланған жүйе болады. Биожүйеде бос қуат ноль болса, өлік жүйе. Әр процесстің өзінің ПӘК болады.
Кез-келген теория сияқты термодинамика да өзіне тән ұғымдық қасиеттерге ие. Тепе-теңдік күйі ретінде мейлінше көп уақыт аралығынан кейін оқшауланылған жүйеге ауысқан күй танылады. Бұл релаксация уақыты деп аталынатын уақыт дене табиғатына, жүйедегі бөлшектердің өзара әрекет ету сипатына, сондай-ақ бастапқы теңсіздік күйіне байланысты. Релаксация уақыты өткеннен кейін оқшауландырылған жүйе өлшемдері тұрақты мән қабылдайды және әрі қарай өзгермейді. Интенсивті өлшемдер жүйенің барлық бөліктерінде біркелкі мәндерді қабылдайды. Сондықтан тепе - теңдік күйі толықтай жүйенің интенсивті және экстенсивті өлшемдерінің белгілі бір жиынтығымен сипатталады. Күй өлшемдер арасындағы байланыс күй өлшемдері деп аталынады. Мысалы, идеалды газдың тепе-теңдік күйінің теңдігі температураны, қысымды (интенсивті сипаттамалар), көлеммен салмақты (экстенсивті сипаттамалар) өзара байланыстырады.
9. Энергияға анықтама беріңіз. Энергияның түрлерін көрсетіңіз және олардың сипаттамасын беріңіз. Энергия (гр. energeіa – әсер, әрекет) – материя қозғалысының әр түрлі формасының жалпы өлшеуіші. Қуаттың 4 түрі бар:
Электрлік қуат
Потенциалдық қуат
Химиялық қуат
Кинетикалық қуат
Алғашқы 3 қуат биожүйеге қолданылады, жұмысқа жұмсалады. Кинетикалық қуат ретсіздіктен туатындықтан қуат болғандықтан, жұмысқа жұмсалмайды. Қуат тек ырғақты процессте болады. Неғұрлым ретті, жиілігі көп болған сайын қуат құнды, сапалы болады. Кинетикалық қуат құны жоқ. Тірі жүйенің жай машинадан айырмашылығы энергия жұмсау. Қуат барлық жұмыстарға жұмсалады: механикалық, осмостық, сәуле шығару жұмысы, тургорлық, электрлік, химикалық. Энергия – жұмыстың көлемін анықтайтын мөлшер. Материя қозғалысының әр түрлі формалары бір-біріне айналып (түрленіп) отырады. 19 ғасырдың орта шенінде осы қозғалыстың барлық формалары бір-біріне белгілі бір сандық мөлшерде ғана айтылатындығы анықталды; осы жағдай “энергия” ұғымын енгізуге, яғни қозғалыстың әр түрлі физикалық формаларын бірыңғай өлшеуішпен өлшеуге мүмкіндік берді. “ Энергия” ұғымы сақталу заңына бағынады (қ. Энергияныңсақталу заңы, Термодинамика). Энергия туралы түсінік мәңгілік қозғалтқыш жасаудың мүмкін еместігін дәлелдеуге байланысты пайда болды. Жұмыстың қоршаған ортадағы немесе жүйедегі белгілі бір өзгерістің (отынның жануы, судың құлауы, т.б.) нәтижесінде ғана орындалатындығы анықталды; дененің бір күйден басқа бір күйге ауысуы кезіндегі белгілі бір жұмыс істеу қабілеті оның энергиясы деп аталды.Қуаттың 4 түрі бар:Электрлік қуат,Потенциалдық қуат,Химиялық қуат,Кинетикалық қуатПотенциалдық энергия — жүйенің толық механикалық энергиясының бір бөлігі. Ол жүйені құрайтын материалдық бөлшектердің өзара орналасуына және олардың сыртқы күш өрісіндегі (мысалы, гравитация өрісі) орнына байланысты анықталады. Жүйенің қарастырылып отырған орнындағы потенциалдық энергиясының сандық мәні жүйенің осы орнынан потенциалдық энергиясы шартты түрде нөлге тең (П=0) болатын орынға ауысуы кезінде жүйеге әсер ететін күштердің атқаратын жұмысына тең. Потенциалдық энергия ұғымы тек консервативтік жүйелерге ғана, яғни сырттан әсер етуші күштердің атқаратын жұмысы жүйенің бастапқы және соңғы орындарына ғана тәуелді болатын жүйелерге қолданылады. Жұмысқа жұмсалады,сапасы күші бар. Кинетикалық энергия– механикалық жүйе нүктелерінің жылдамдығы бойынша анықталатын энергия.кинетикалық энергия-қозғалыстан ретсіздіктен туады,сапасы күі болмайды,сонымен қатар құны жоқ. Ол хаус болып табылады. Жұмысқа жұмсалмайды. Биожүйеде электрлік және химиялық,потенциялдық қуат жұмысқа жұмсалынады,олар ырғақты болып келеді,сапасы күші бар