1. Внутренняя энергия (е).

Внутренняя энергия системы складывается из вращательного и колебательного движения всех микрочастиц системы, а также энергии их взаимодействия. Внутренняя энергия есть функция состояния системы, приращение которой (ΔЕ) равно теплоте, поступающей в систему при изохорном процессе (ΔV=const)

ΔE=Q, где

Q - теплота изохорного процесса

ΔЕ - кДж/моль.

Изменение энергии системы обусловлено теплой поступившей в систему и работой, совершаемо, при взаимодействии системы с окружающей средой. Соотношение между этими величинами составляет содержание первого (начала) приращение внутркнней энергии системы в некотором процессе равно теплоте, поступившей с систему, плюс работа, выполненная над системой.

ΔE=Q-W

В биологических системах теплота отдается в окружающую среду, а работа совершается за счет внутренней энергии. Поэтому для биологических систем математическое выражение первого начала ТД имеет вид:

-ΔЕ=-Q-W.

Закон ТД является количественным выражением всеобщего закона природы о вечности материи и движения. Впервые первый Закон ТД доказывает эквивалентность различных видов энергии. В уравнении ΔЕ -это и магнитная, и электрическая, и др. виды энергии. Энергия в системе не создается из ничего, и не исчезает бесследно. Она обязательно связана с теплотой, поступившей в систему, и с работой, выполненной над системой. О том, что теплота и работа являются эквивалентными формам и, энергии доказано трудами ряда ученых.

2. Энтальпия (н).

Энтальпия - это часть внутренней энергии системы, которая может

совершить полезную работу. Из математической записи первого закона ТД выразим теплоту (Q):

Q=ΔE-W

Теплота расширения в изобарном процессе (р=const), выражается как:

W=-pΔV, где

ΔV - изменение объема системы, ;ΔV=V2-V1

Qр=ΔЕ+рΔ =(Е2+рV2) -(E1+pV1), где:

Qр - теплота изобарного процесса при р=const;

Е+рV=Н, т. е. энтальпия, => Qр=Н2-Н1=ΔН, т.о. ΔН=Qр

Энтальпия - это функция состояния системы, приращение которой равно теплоте, поступившей в систему, в изобарном процессе.

Т.к. ΔН=Qр, =>Δ Н=ΔЕ+рΔ V, [кДжмоль-¹]

Данное уравнение связывает приращение энтальпии и внутренней энергии системы. Для эндотермического процесса ΔН>0, а для экзотермического процесса ΔН<0 .

3. Энтропия (s).

Энтропия - функция состояния система, приращение которой (ΔS) равно минимальной теплоте (Q),поступившей в систему в обратимом изотермическом процессе, деленной на абсолютную температуру (Т), которой совершается этот процесс. Изотермическим называется процесс, протекающий при постоянной Т (Т=соnst).

ΔS=Qmin/T, где:

ΔS[Дж моль^-1 К^-1].

Энтропия связана с вероятностью состояния системы уравнением Больцмана.

S=Кв Inω, где:

K - постоянная Больцмана= R/N= 1.38 10-23 Дж К^-1

ω-вероятность состояния системы. Это число микросостояний которым может быть реализовано данное макросостояние. При абсолютном нуле прекращается колебательные движения частиц в узлах кристаллической решетки и макросостояние кристалла при этом обусловлено одним вариантом расположения частиц, т. е. ω=1 =>

S=Kв In1, а т.к. In1=0. то S=0.

Ростом энтропии сопровождаются такие самопроизвольные процессы, как испарение жидкости таяние льда, растворение веществ в растворителях, т.е. процессы, которые приводят к увеличению беспорядка в системе. Снижением энтропии сопровождаются кристаллизация веществ, реакции полимеризации, поликонденсации, т.е. процессы, которые приводят к увеличению упорядоченности в системе. Т.о. энтропия является мерой неупорядоченности системы.