12.Бірінші жылу және алмасу процесінің қарқындылығы мен биопроцестердің пәк-і аралығында қандай байланыс бар?
Табиғатта ПӘК 100%-дан төмен болады, тек оқшауланған жүйеде ғана ПӘК 100%-ға тең болады. 100%=1. Барлық тіршілігіміздегі қуаттың бәрі жұмысқа жұмсалынбайды, ол қайтымсыз. Жұмыс жасайтын кез келген механизм жұмыс жасау үшін бір жақтан энергия алуы керек. Қалыпты жағдайда механизм тек механикалық жұмысты энергия көзінен алып, пайдалануға жібереді. Бірақ, механизмде үйкеліс күштері болғандықтан, жұмыстың жартысы осы кедергіні жоюға кетеді, яғни ол жылуға айналады да жұмыс керексіз болып табылады.
Сонымен, пайдалы қуаттың толық қуатқа қатынасын пайдалы әсер коэффициенті деп атайды, қысқаша ПӘК.
Барлық механизмде энергияны босқа жоғалтпау үшін, механизмдегі керексіз кедергілерді және үйкеліс күштерін азайтуға тырысады. Бұл жағдайда, ПӘК бірге жақын болуы керек.
Биологиялық процесс ПӘК
Гликолиз......36%
Тотыға фосфорлану....55%
Фотосинтез...75%
Бұлшық еттің жиырылуы...40%
Бактериялардың сәуле шығаруы..96% Пайдалы әсер коэффициенті (ПӘК) – жүйенің (механизмнің) энергияны түрлендіру немесе басқа денеге беру тиімділігін сипаттайтын шама. Ол көбінесе грек әрпі η -мен (этта) белгіленіп, мына өрнек арқылы анықталады: η =Wпайд./Wтол, мұндағы Wпайд., Wтол. жүйенің жұмыс істеуі кезінде жұмсаған пайдалы және толық энергиялары. Орнықты режимде жұмыс істейтін механизмдерде сырттан келтірілген энергияның (Wтол.) бір бөлігі (Wпайд.) пайдалы кедергілерді (металл кесу, жүк көтеру, затты бөлшектеу, т.б.) жеңуге, ал қалған бөлігі (Wшығ.) зиянды кедергілерді (үйкеліс, денені қыздыру, гистерезис тұзағы, құйынды токтар) жеңуге жұмсалады. Бұл жағдайда η =Wпайд./Wтол. Немесе η =1–Wшығ./Wтол.арқылы анықталады. Кез келген механизмнің жұмыс істеуі кезінде міндетті түрде энергия шығындары болатындықтан барлық уақытта η <1 болады. Ол ондық бөлшекпен немесе пайызбен (%) өрнектеледі. Мысалы, фотосинтез процесінің Пайдалы әсер коэффициенті 12 – 15% шамасында
13.Қайтымды және қайтымсыз термодинамикалық процестердің табиғатын түсіндіріңіз, мысалдар келтіріңіз.
Қайтымсыз үдерістер үшін белгілі бір теңсіздіктерді ғана анықтайды, және тепе-теңдікке қозғалыстын бағытын көрсетеді. Қайтымсыз процес қоршаған ортаға өзгеріс енгізеді.Себебі сырттан қосымша көмек алмайды.Ол кезде барлық процес кайтымсыз болады.Мысалы тірі жүйедегі процестің бәрі қайтымсыз.Суды алсақ ол буланганда ол кайтадан суга айналу үшін сыртқы орта температурасы әсер ету керек.
Табиғатта қайтымды термодинамикалық процестерге орын бар ма? Тұйық жүйеде тепе теңдік үдерісі қайтымды болып табылады. Қайтымды үдеріс дегенімыз қоршаған ортада ешқандай озгерңс болмайтын процесс. Егер үдеріс тепе-теңдік түрде өтсе яғни тепе-теңдік күйлердің үздіксіз бір ізділігі болып табылса онда бұл бір ізділіктін әрбір нүктесінде жүйеде де, қоршаған ортада да озгеріс болмайды. Сондай-ак бұл үдерісті кері бағытта да жүзеге асыруға болады, мұның барысында қоршаған ортада ешбір озгеріс орн алмайды. Осылайша бір температурада екіншісіне кошу барысында квазистикалық үдерісте жүйе қабылдаған жоспар бойынша осы қайтымды үдерістін әрбір нүктесінде қоршаган ортаға кері бірізділікпен оралуы тиіс. Классикалық термодинамикалық қайтымды үдерістерге толық сипаттама береді.Еш жәрдемсіз өзі комегінсіз етсе онда ол қайтымды термодинамикалық процес.Қоршаған ортаға еш әсерін,өзгерісін енгізбейді.Себебі оқшауланған жүйе болады.Табиғатта кездеспейді,өзгерістерін енгізбейді.
Табиғатта қайтымды процесс болмайды, қуат жасалмаса, жәрдем болмаса, қуат алмаса, ол оқшауланған жүйе, модель өсіп – өнбейтін , ішіндегі қуат өздігінен ауысады. Бір-біріне пайда келтірмейді. Табиғатта кездеспейді. Яғни, бұл процеске оқшауланған жүйені нақты жатқызуымызға болады. Қуат алмайды, қуат бермейді, ешқандай процестер жүрмейді деген сияқты. Тіршілік тек ғарыштан деген ұстаныммен жүру. Жалпы қайтымды процестер тұйық жүйедегі тепе-теңдік процестер болып табылады. Осының нәтижесінде қоршаған ортада ешқандай өзгеріс болмайды. Егер үдеріс тепе тең түрде өтсе, яғни тепе тің күйлердің үздіксіз бірізділігі болып табылса, онда бұл бірізділіктің әрбір нүктесінде жүйеде де, қоршаған ортада да ешқандай өзгеріс болмайды. Сондай ақ бұл үдерісті кері бағытта да жүзеге асыруға болады, мұның барысында да қоршаған ортада ешбір өзгеріс орын алмайды. Осылайша, бір температураның екіншісіне көшу барысында квазистикалық үдерісте жүйе қабылдаған жылу жоспар бойынша осы қайтымды үдерстің әрбір нүктесінде қоршаған ортаға кері бірізділікпен оралуы тиіс.Мысалы, тұйық жүйе өзгеріссіз сыртқы жағдайлар барысында қалыптасуы мүмкін тепе теңдік күйінде делік. Бұл дене термостатта орналасқан болсын. Егер термостаттағы температураны өзгертсек, дене біршама уақыттан кейін қайтадан қоршаған ортамен тепе теңдік жағдайына келеді, яғни өзінің барлық нүктелерінде берілген температураны қабылдайды.
Классикалық термодинамика қайтымды процестерге толық сипаттама береді, ал қайтымсыз процестер үшін белгілі бір теңсіздіктерді ғана анықтайды және тепе-теңдікке қозғалыстың бағытын көрсетеді. Термодинамикалық теңдеулерге уақыт факторын енгізу оларда нақты термодинамикалық процестердің қайтымсыз дамуын ескеруге қабілетті өлшемнің пайда болуын білдіреді. Күй- қалыптың қандай да бір функцияларының соңғы ұлғаю жағдайынан олардың уақыт бойынша өзгеру жылдамдығына көшуі, сондай-ақ қарастырылып отырған жүйенің қоршаған ортамен қатнасына классикалық термодинамиканы шектеуді тежейді.