Другий закон термодинаміки:

Стан рівноваги – с-ма харак. максимальною стабільністю, будь – які зміни в системі наближають її до рівноваги.

для живих орган. характерні незворотні процеси( вихід. речовини яких перетворюються в кінцеві, а реакція не сягає рівноваги.

Формування 2 закону термод.:

1Формулювання Клаузіуса: тепло не може самовільно переходити від менш нагрітого тіла до більш нагрітого.

Формулювання Кельвіна: неможливо сконструювати періодичну діючу машину, єдиним результатом дії якої було б виконання механічної роботи внаслідок охолодження теплового резервуара.

Градієнт – зміна будь - якого параметра, яка припадає на одиницю відстані між точками, у межах яких визначається цей параметр.

Термодинамічна рівновага – це вирівнювання концентрації і температур, градієнт зникає,

система неспроможна переміщувати молекули речовин.2) вільна енергія = 0, ентропія – макс,

с-ма не виконує А.

Наслідок другого принципу терм один.: усі самовільні процеси в замкнених системах відбуваються в напрямі вирівнювання градієнтів. Ентропія в замкнених системах прямує до максимального значення. Ентропія – це міра деградації ,витрати енергії.

ККД=A/Q= Q₁ – Q₂/Q₁. ЕнтропіяS= Q₁/ T₁.

Математичний вираз 2 закону: S = Q/T > 0 .

В замкнених системах ентропія може залишатись сталою (процес зворотній) або зростати (процес незворотній). Ентропія пов’язана із градієнтом: при незворотніх процесах ентропія зростає внаслідок зменшення градієнта.

Визначеня Больцмана (фізичний зміст ентропії) термодинамічна рівновага зростання ентропії означає,що с-ма сама перейшла з одного стану в інший, з більш термодинамічною ймовірністю.

Р-ня Больцмана: S = klnW.

Ентропія залежить від упорядкованості с-ми, чим менше способів досягнення певного стану, тим упорядкованішою є с-а і тим менша ентропія. Якщо система переходить із стану з меншою ймовірністю в стан з більшою, то ентропія зростає.

Вільна енергія : F = U + TS, Z = F + p( V1-V2).

Вільна енергія зростає внаслідок виконання роботи над нею.

ККД= A/ ( F1-F2) F – вільна енергія затрачена на роботу.

Термодинамічний потік- зміна в часі деякої величини. ( І)

Термодинамічна сила – це причина,яка провокує термодинамічний потік( градієнт) ( Х)

L – коефіцієнт пропорційності між термодинамічною силою та відповідним її потоком, який наз. феноменологічним потоком.

Ф- ла Онзагера: І = LХ.

І. Пригожин – існують відкриті системи,яким для функціонування потрібний обмін речовиною і енергією з навколишнім середовищем.

Основними параметрами,які характ. відкриту систему є термодинамічні потоки.

Рівняння Гіббса – Гельмгольца для відкритих сист. : U/t=F/t+ Ts/t.

Стаціонарний стан – це стан,якому влас. термодинамічна рівновага усіх потоків на виході і вході, зумовлює постійність її основних параметрів.

Умови стац. ста.= S/t=0. Стац. стан може бути стійким або нестійким.

Стійкий стац. стан - мінімальний приріст ентропії,а для нестійкого – максимальний.

3 закон термодинаміки: при температурі абсолютного нуля всі процеси відбуваються без зміни ентропії.. Теорема Нернста : при температурі абсолютного нуля ентропія дорівнює нулю: limS=0.

Третій принцип термодинаміки заперечує досягнення абсолютного нуля, оскільки всі процеси,які відбуваються з теплопередачею, супроводжуються зміною ентропії.

Принцип Ле – Шательє- Брауна: зовнішня дія,що виводить систему з рівноваги, зумовлює виникнення в ній процесів, які призводять до послаблення цієї дії.

Саморегуляція – встановлення найекономічніших і найнадійніших рівнів у роботі живих систем.

І.Пригожин встановив основну властивість стаціонарного стану: у стац. стані швидкість зростання ентропії, зумовлена перебігом незворотніх процесів і має додатне і мінімальне усіх можливих значень.

Автостабілізація- якщо система відхиляється від стац. стану, тов. ній відбуваються процеси, які спрямовані на наближення системи до стаціонарного стану.

Обєднані 1 і 2 зак:TdS >= dU =dA

Рівняння стану ідеального газу : pV= m/MRT.

Енергія Гіббса: G= H – TS

Теплоємність – величина,яка дорівнює похідній від кількості теплоти по температурі.

Кількість теплоти при зміні температури маси на Т = (Q= nc_p T-T)

Питома кількість теплоти q= Q/m ( Дж/кг)

Молярна кількість теплоти Qm= Q/n

Хімічна – теплова/електрична --усі

Світлова – електрична – сітківка.

Світлова – хімічна – фоторецептори.

ДК=V_co2/V₀₂

Теплові процеси - незворотні

АТФ – синтез біополімерів.

Калориметрія – сук. методів вимірювання теплових ефектів у фізико-хім, біол.. процесах, к-сті тепла, що виділяється організмом у процесі обміну речовини.

Макроергічні зв’язки – багаті на енергію хім.. зв, що є у сполуках, які входять до складу організму.

Ф-ція стану - фіз.. х-ка с-ми, зміна якої не залежить від виду термодинамічного процесу, а визначається тільки крайніми станами с-ми.

Метастабільний стан – відносно стійкий стан с-ми, з якого вона може перейти в стійкіший стан під дією зовн. збурень або самочинно.

Рівноважний стан – стан ізольованої с-ми, в який вона переходить за достатньо великий проміжок часу.

Синергетика - закономірності просторово-часового впорядкування у різноманітних с-мах.

МЕМБРАНИ

Пасивний транспорт- зменшення електрохімічного градієнта.

Товщина ліпідного шару 6.5-7.5 нм

Фліп/флоп –дифузія молекул фосфоліпідів поперек біологічної мембрани.

Осмос- дифузія молекул розчиника крізь напівпроникну мембрану.

Аномальний осмос-перенесення води за одночасної наявності осмотичного і електричного градієнтів.

Температурний градієнт – вектор напрямлений по нормалі до ізотермічної поверхні в бік збільшення температури.

Антипорт – перенесення крізь мембрану однаково заряджених йонів двох типів у різні сторони.

Симпорт- пернесення крізь мембрану протилежно заряджених йонів.

Онкотичний тиск ств. високомолекулярними біологічно активними сполуками.

АТФаза –активний транспорт

ПОТЕНЦІАЛИ

Поляризація – зменшення мембранного потенціалу.

Деполяризація – зменшення мембранного потенціалу.

Гіперполяризація – підвищення різниці потенціалів між зовн. і вн. її поверхнями.

Реполяризація – відновлення початкового рівня різниці потенціалів.

Потенціал спокою – внаслідок різниці потенціалів між зовн. і вн. мембранами в стані фізіол. спокою, різниці концентрації Na,K, Cl.

Виникає при концентр. градієнту іонів К.

Потенціал дифузійний – за рахунок нерівномірного розподілу катіонів і аніонів, 2) потенціали, як виникають на межі двох рідких середовищ з різною рухливістю.

Потенціал між фазовий – на межі двох фаз, які не змішуються, в результаті неоднакової сорбції йонів різними фазами.

Потенціал дії – при збудженні нерв, м’яз, секрет і росл. клітин.2) різниця потенціалів між зовн. і вн. мембранами пороговому і надпопроговому збудженні. (Cl)- наближається до Na.

Йонні помпи – здійснюють перенесення йонів в бік вищого електрохімічного потенціалу.

Йонні канали – електрично керована транс. с-ма, білкова макромолекула, вбудована в мемб. с-му. забезпечують селективне проходження йонів крізь біомембрани.

Біопотенціли – ефект. потенціали, які виникають в живих кл, вн. органах.

Проникність К в стані спокою значно більша ніж Nа.

Причина виникнення потенціалу – дифузія іонів через пори.

Постійна довжина нервового волокна – шв. розповсюдження нерв. імпульсу збіл. у 8 раз.

Мембранний потенціл – різниця потенціалів міжзовн. і вн. сторонами пл.. мембр.

Поширення збудження залежить від мієлінових оболонок.

Метаболічні потенціали – потенціали, зумовлені процесами метаболізму в організмі.(50-100 мВ)

Ємнісний мембраний струм – зміна розподілу зарядів на мембрані.