Обратимые и необратимые процессы. Энтропия. Термодинамическое толкование энтропии

Внутренняя энергия - это сумма кинетической и потенциальной энергии всех атомов и молекул термодинамической системы.

Термодинамика изучает общие законы, определяющие превращения энергии.

Особенность термодинамического метода изучения биологических систем (БС), в том, что формулируя законы термодинамики, мы не исследуем конкретной сущности процессов, а изучаем закономерности объекта как системы. С точки зрения термодинамики, системой называют любую часть окружающего нас мира. В качестве примера термодинамических систем можно назвать клетку, митохондрию, сердце, организм, биосферу.

В зависимости от рассматриваемых объектов, это могут быть изолированные системы - которые не обмениваются с окружающей средой ни энергией, ни веществом;

замкнутые системы - происходит обмен только энергией и открытые - когда происходит обмен и энергией и веществом. Живой организм в целом система открытая.

Согласно первому закону термодинамики, различные виды энергии могут переходить друг в друга, но при этих превращениях энергия не исчезает и не появляется из ничего. это означает, что:

DU = DQ ± W, где DQ - тепло поглощенное системой, DU - изменение внутренней энергии системы, W – работа, взятая со знаком “минус”, если она совершена системой над ее окружением, и со знаком “плюс”, если работа совершена над системой.

Термодинамическая система характеризуется определенными термодинамическими параметрами. Эти параметры подразделяются на экстенсивные и интенсивные.

ЭКСТЕНСИВНЫЕ параметры зависят от общего количества вещества в системе (например, масса m, объем V).

ИНТЕНСИВНЫЕ не зависят от массы системы (давление p, температура T, молярная концентрация n).

Изменение любого из параметров вызывает изменение состояния системы. Переход термодинамической системы из одного состояния в другое происходит в результате различных процессов.

Если в циклическом процессе (переход системы из исходного состояния в конечное и возврат в исходное) состояние системы не изменяется, то такой процесс называют ОБРАТИМЫМ

(обратный переход системы в первоначальное положение не требует дополнительных затрат энергии извне).

Если в результате такой последовательности переходов в системе происходят необратимые изменения, процессы называются НЕОБРАТИМЫМИ (возврат системы в исходное состояние требует затрат энергии извне).

Таким образом, обратимые процессы характеризуются отсутствием перехода энергии в тепло, а необратимые протекают с рассеиванием части энергии в тепло.

Возможность протекания термодинамических процессов, их направление и предел могут характеризовать такие параметры системы, как энтропия и свободная энергия.

Под ЭНТРОПИЕЙ S понимается отношение тепла Q, производимого в обратимом изотермическом процессе, к абсолютной температуре T, при которой протекает процесс:

S = Q/T

Дата добавления: 2014-01-06