1. Термодинамическая система, основные параметры состояния.

Термодинамическая система (ТС) — это некая физическая система, состоящая из большого количества частиц, способная обмениваться с окружающей средой энергией и веществом. Также обычно полагается, что такая система подчиняется статистическим закономерностям. Термодинамика – наука о закономерностях перехода энергии между системами. Система – совокупность объектов, взаимосвязь которых выше, чем с объектами внешней среды.

Виды ТС: Изолированные (∆m=0? ∆E=0), закрытые (∆m=0, ∆E≠0), открытые (∆m≠0, ∆E≠0).

Состояния ТС: Равновесное (∆m и ∆E = const), Стационарное (sys = const при ∆m≠0 и ∆E≠0), Переходное (изменение параметров системы).

2. Первый закон термодинамики, его приложение к биосистемам. Закон Гессе.

1 з-н Т: количество теплоты переданное системе идёт на изменение внутренней энергии системы и на совершение работы. Q=∆U+A Пример: испарение воды с поверхности тела. U -сумма кинетической и потенциальной энергии частиц, из которых состоит система.

Закон Гессе: количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся при каком-либо процессе, всегда одно и то же, независимо от того, протекает ли данное химическое превращение в одну или в несколько стадий (при условии, что температура, давление и агрегатные состояния веществ одинаковы). Например, окисление глюкозы в организме осуществляется по очень сложному многостадийному механизму, однако суммарный тепловой эффект всех стадий данного процесса равен теплоте сгорания глюкозы.

3. Эффективность энергетических процессов. Терморегуляция.

Коэффицие́нт поле́зного де́йствия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно η («эта»). η = Wпол/Wcyм. КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах. Не все показатели, характеризующие эффективность энергетических процессов, соответствуют вышеприведённому описанию. Даже если они традиционно или ошибочно называются «коэффициент полезного действия», они могут иметь другие свойства, в частности, превышать 100 %. η=A/Q*100%

Терморегуляция — это способность животных организмов поддерживать температуру тела в определённых границах, даже если температура внешней среды сильно отличается.

Для человека ∆U=E пищи – Q-A. E пищи = Q+A при ∆U=0

Химическая терморегуляция – усиление обмена веществ при t<+15 и ослабление при t>+30.

Физическая терморегуляция: теплоизлучение (длина волны 10 мкм), конвекция (перенос теплоты путем перемешивания самого вещества), теплопроводность (Qт=Kт*((Tr-Te)/l)*S*t), испарение (Qе=L*m, где L – удельная теплота испарения, при испарении H20 с тела забирается 0,53 кал на 1п.)

4. Второе начало термодинамики, его приложение к биосистемам. Энтропия. Энергия Гиббса.

2 з-н Т: теплота не может самопроизвольно переходить от тела с меньшей t к телу с большей t.

2 начало термодинамики: энтропия в изолированной sys возрастает в необратимых реакциях и остаётся const в обратимых Т-х процессах. ∆S≥∆Q/T

Энтропия (S) – термодинамическая функция состояния, которая служит мерой неупорядоченности расположения частиц системы. В изолированной системе возможны процессы повышение энтропия (∆S>0).

Энергия Гиббса – определяет возможность самопроизвольного протекания реакции с учётом энтальпии (∆H) и энтропии (T∆S). ∆G=∆H-T∆S. Если ∆G<0, то процесс разрешён. Если ∆G>0, то процесс запрещён. В этих процессах одновременно действуют два противоположных фактора — энтропийный и энтальпийный. Суммарный эффект этих противоположных факторов в процессах, протекающих при постоянном давлении и температуре, определяет изменение энергии Гиббса. В биосистемах протекание термодинамически запрещённых процессов возможно за счёт механизмов энергетического сопряжения.