Второе начало термодинамики — статистический закон,

в отличие, например, от первого начала термодинамики или вто­рого закона Ньютона.

Утверждение второго начала о невозможности некоторых процес­сов, по существу, является утверждением о чрезвычайно малой веро­ятности их, практически — невероятности, т. е. невозможности.

В космических масштабах наблюдаются существенные откло­нения от второго начала термодинамики, а ко всей Вселенной, так же, как и к системам, состоящим из малого числа молекул, оно неприменимо.

В заключение еще раз отметим, что если первый закон термо­динамики содержит энергетический баланс процесса, то вто­рой закон показывает его возможное направление. Аналогич­но тому, как второй закон термодинамики существенно дополня­ет первый закон, так и энтропия дополняет понятие энергии.

При некоторых патологических состояниях энтропия биологи­ческой системы может возрастать (dS > 0), это связано с отсутст­вием стационарности, увеличением неупорядоченности; так, на­пример, при раковых заболеваниях происходит хаотическое, не­упорядоченное разрастание клеток.

Скорость изменения энтропии для стационарного состоя­ния в живом организме

Здесь — скорость изменения энтропии, связанной с необратимыми процессами в биологической системе; — ско­рость изменения энтропии вследствие взаимодействия систе­мы с окружающей средой.

Отсюда видно, что при обычном состоянии организма ско­рость изменения энтропии за счет внутренних процессов равна скорости изменения отрицательной энтропии за счет обмена ве­ществом и энергией с окружающей средой.

Поскольку, согласно принципу Пригожина, производная dS_i/dt > 0, причем минимальна.

Отсюда можно сделать вывод, что скорость изменения энт­ропии окружающей среды при сохранении стационарного состоя­ния организма также минимальна.

Основа функционирования живых систем (клетки, органы, ор­ганизм) — это поддержание стационарного состояния при усло­вии протекания диффузионных процессов, биохимических реак­ций, осмотических явлений и т. п.

При изменении внешних условий процессы в организме разви­ваются так, что его состояние не будет прежним стационарным состоянием.

Можно указать некоторый термодинамический критерий при­способления организмов и биологических структур к изменениям внешних условий (адаптации). Если внешние условия изменяются (возрастает или уменьшается температура, изменяется влажность, состав окружающего воздуха и т. д.), но при этом организм (клет­ки) способен поддерживать стационарное состояние, то организм адаптируется (приспосабливается) к этим изменениям и существу­ет. Если организм при изменении внешних условий не способен со­хранить стационарное состояние, выходит из этого состояния, то это приводит к его гибели. Организм в этом случае не смог адапти­роваться, т. е. не смог сравнительно быстро оказаться в стационар­ном состоянии, соответствующем изменившимся условиям.

Физические свойства нагретых и холодных сред, используемых для лечения. Применение низких температур в медицине

В медицине с целью местного нагревания или охлаждения применяют нагретые или холодные тела.

Обычно для этого выбирают сравнительно доступные среды, некоторые из них могут оказывать при этом и полезное механиче­ское или химическое действие.

Физические свойства таких сред обусловлены их назначением. Во-первых, необходимо, чтобы в течение сравнительно длительного времени был произведен нужный эффект. Поэтому используемые среды должны иметь большую удельную теплоемкость (вода, гря­зи) или удельную теплоту фазового превращения (парафин, лед). Во-вторых, среды, накладываемые непосредственно на кожу, не должны вызывать болезненных ощущений. Это, с одной стороны, ограничивает температуру таких сред, а с другой — побуждает вы­бирать среды с небольшой теплоемкостью. Так, например, вода, применяемая для лечения, имеет температуру до 45 °С, а торф и грязи — до 50 °С, так как теплообмен (конвекция) в этих средах меньше, чем в воде. Парафин нагревают до 60—70 °С, так как он обладает небольшой теплопроводностью, а части парафина, непо­средственно прилегающие к коже, быстро остывают, кристаллизу­ются и задерживают приток теплоты от остальных его частей.

В качестве охлаждающей среды, используемой для лечения, употребляется лед.

В последние годы достаточно широкое применение в медицине нашли низкие температуры.

При низкой температуре осуществляют такую консервацию отдельных органов и тканей в связи с трансплантацией, когда до­статочно долго сохраняется их способность к жизнедеятельности и нормальному функционированию.

Криогенный¹ метод разрушения ткани при замораживании и размораживании используется медиками для удаления минда­лин, бородавок и т. п. Для этой цели создают специальные крио­генные аппараты и криозонды.

С помощью холода, обладающего анестезирующим свойством, можно уничтожить в головном мозгу человека клетки ядер, от­ветственные за некоторые заболевания, например паркинсонизм.

В микрохирургии используют примерзание («прилипание») влажных тканей к холодному металлическому инструменту для захвата и переноса этих тканей.

В связи с медицинскими применениями низкой температуры появились новые термины: криогенная медицина, криотера­пия, криохирургия и т.