Изменение знака g при изменении знаков н и s

Знак			Вывод	Примеры
H	S	G
–	+	–	Процесс самопроизвольный при любой температуре	Горение сложных органических веществ
+	–	+	Процесс несамопроизвольный	Фотосинтез
–	–	–	Процесс самопроизвольный при низкой температуре	Конденсация пар–жидкость; жидкость–кристалл
–	–	+	Процесс несамопроизвольный при высокой температуре	2Н  Н2
+	+	–	Процесс самопроизвольный при высокой температуре	Н2  2Н
+	+	+	Процесс несамопроизвольный при низкой температуре	Плавление (т–ж) Испарение (ж–г)

В заимосвязь термодинамических величин

С истема самопроизвольно стремится к минимуму энергии и максимуму энтропии.

G = H  TS = G_кон.  G_нач.

Следовательно, термодинамический критерий G характеризует:

G  0 – экзэргонические (самопроизвольные) процессы или реакции;

G  0 – эндэргонические процессы или реакции, для протекания которых необходимо затратить энергию;

G = 0 – химическое равновесие.

Особенности термодинамики биохимических процессов

1. Живые организмы не избегли подчинения законам термодинамики. В соответствии с первым законом термодинамики живые организмы не могут ни создавать энергию из ничего, ни уничтожать ее, они могут только преобразовывать одну форму энергии в другую. При этом организмы потребляют из окружающей среды энергию в той форме, в которой они могут использовать ее в конкретных условиях температуры и давления, а затем возвращают в среду эквивалентное количество энергии в другой форме, менее пригодной для них.

Живые организмы – открытые системы, находящиеся в неравновесном состоянии по отношению к окружающей среде. Термодинамическое равновесие для живого организма означало бы состояние смерти. В связи с этим организм «выбирает» стационарное состояние.

Стационарное состояние достигается уравновешенным притоком и оттоком веществ и энергии.

Изменение энтропии (человек + окружающая среда) в стационарном состоянии равно сумме изменения энтропии организма и

среды:

S_общ. = S_чел. + S_среды > 0

С уммарное изменение энтропии, необходимое для формирования человеческого организма и поддержания его жизни или существования любой другой живой системы всегда положительно.

В организм поступают вещества с низким значением энтропии (белки, полисахариды), а выделяется большое количество продуктов, увеличивающих энтропию окружающей среды (Н₂О, СО₂, NH₃ и т.д.). Процессы с отрицательным и положительным значением S взаимосвязаны: окисление глюкозы в процессе дыхания (S  0) и синтез АТФ за счет выделившейся при окислении глюкозы энергии (S  0). Процессы роста и развития (усложнения) организма сопровождаются уменьшением энтропии, однако, это происходит так, что изменение общей энтропии (S_чел. + S_среды) положительно, но возрастает с минимальной скоростью.

Живые организмы поддерживают присущую им упорядоченность за счет увеличения энтропии внешней среды.

Жизнь – это постоянная борьба против тенденции к возрастанию энтропии организма, но так как избежать этого возрастания нельзя, живые организмы выбрали наименьшее «зло» – стационарное состояние, в котором скорость возрастания энтропии минимальна.

П роизводство энтропии системой, находящейся в стационарном состоянии, стремится к минимуму (принцип И. Пригожина):

.

Живая клетка – изотермическая химическая машина. Энергию, которую клетки поглощают из внешней среды, они получают в форме химической энергии, которая затем преобразуется для выполнения химической работы, совершаемой в процессе биосинтеза клеточных компонентов, а также осмотической работы, необходимой для транспорта веществ в клетку, и механической работы сокращения и передвижения.