Использование химической энергии в организме называют энергетическим обменом

В основе процессов обмена энергии лежат законы термодинамики – законы взаимных превращений различных видов энергии при переходах ее от одних тел к другим в форме теплоты или работы.

Первый закон термодинамики — закон сохранения и превращения энергии [Ломоносов М.В.,1748]: «Энергия не исчезает и не творится вновь, а только переходит из однойформы в другую: механическая работа, кинетическая энергия и теплота могут превращаться друг вдруга».

Согласно первому закону термодинамики, количество теплоты, полученное системой, затрачивается на повышение ее внутренней энергии U и на работу А, совершаемую против действия внешних сил.

В 1783 г. А. Лавуазье и П. Лаплас показали, что первый закон термодинамики приложим к живым системам. Поместив в изолированную камеру с кусочками льда (ледяная рубашка) морскую свинку, они рассчитали теплопродукцию животного на основе измерения количества талой воды. Общее количество тепла, теряемое животным, оказалось равным количеству тепла, поглощенному водой, затраченному на испарение выдыхаемой с воздухом влаги и влаги выделяемой на поверхности тела, т. е. cкрытой теплоте парообразования.

Второй закон термодинамики (Больцман, 1880) гласит: «Если любой вид энергии можно трансформировать в эквивалентное количество тепла, то в случае обратного превращения полная трансформация невозможна».

С точки зрения термодинамики живые организмы относятся к открытым стационарнымнеравновесным системам. Это означает, что:

• во-первых, они обмениваются с окружающей средой веществом и энергией;

• во-вторых, способны в течение определенного времени удерживать свои основные параметры, но вместе с тем под влиянием внешней среды переходить из одного стационарного состояния в другое в пределах колебаний жизненно важных констант, допустимых для сохранения жизни;

• в-третьих, благодаря наличию в организме множества градиентов (диффузионные, температурные) и потенциалов (химические, электрические) и возникающих вследствие их действия потоков (диффузионные, тепловые, метаболические, энергетические) создаются условия для неравновесного распределения вещества и энергии между живыми системами и окружающей средой.

Коэффициент полезного действия живой клетки

При совершении любого вида работы, значительная часть вырабатываемой энергии теряется в виде теплоты. Отношение механической работы ко всей энергии, затраченной на работу, выраженное в процентах, называется коэффициентом полезного действия (КПД):

Дата добавления: 2014-01-20