7. Энтропия(э) и ее св-ва.
Энтропия – функция состояния и системы, разность значений которой для двух состояний равна сумме приведенных количеств теплоты при обратном переходе системы из одного состояния в другое.
(Больцман1872)Э -ф-ция
состояния сист., разность значений
которой для 2 состояний=сумме приведенных
количеств теплоты при обратимом переходе
сист из одного состояния в др.
∆S=S2-S1=2∫1
,
где S1
и
S2-
Э в конечном2 и начальном1 состояниях.
Статистическая физика связывает Э. с
вероятностью осуществления данного
макроскопического состояния системы.
Э. определяется через логарифм
статистического
весаW данного равновесного состоянияS= k ln
W (E,
N),
где k — постоянная
Больцмана
(k=1,38•10–23
Дж/К), W(E,
N)
— число
квантовомеха-нических уровней в узком
интервале энергии DЕ
вблизи значения энергии Е
системы из N
частиц. Св-ва Э.: *является аддитивной(
равно сумме значений величин, соотв-щих
его частям) величиной; *есть ф-ция
состояния макросистемы; *э. изолированной
сист. при протекании необратим. процессов
возрастает; *э. макросистемы, находящейся
в равновесном состоянии, max.
*Изотермическое сжатие вещ. умен., а
изотермическое расширение и нагрев.-увелич.
Э.
8. Свободная и связанная энергия в организме.
Свободная энергия- max возможная работа, которую может совершить система, обладая каким-то запасом внутр.Е (внутр.Е системы U = сумме свободной (F) и связанной Е (TS):U=F+TS. Свободная Е Гельмгольца для системы с постоянным числом частиц: F=U-TS, где U-внутренняя Е, T- абсолютная t0, S-энтропия. Свободная Е Гиббса:G=U+PV-TS, где P-давление,V-объем. Связанная энергия –часть внутр.Е, которая не может быть превращена в работу, – это обесцененная часть внутренней энергии. При одной и той же температуре связанная энергия тем больше, чем больше энтропия. энтропия системы-. мера той энергии, которая не может быть превращена в работу.
9. Второе начало термодинамики.
Второе начало:
1.Формулировка Клаузиуса: теплота сама собой не может переходить от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой;
2.Формулировка Томсона: не возможен двигатель второго рода, т.е. такой периодический процесс, единственным результатом которого было бы превращение теплоты в работу вследствие охлаждения одного тела.
10.Термодинамические потенциалы как функции состояния термодинамической системы.
Параметры:
1.интенсивные – не зависят от числа частиц и массы системы (давление, температура);
2.экстенсивные – зависят от числа частиц и массы системы (объем, масса);
3.энергия, характеризующая способность системы совершать работу.
11. Организм как открытая система. Теорема Пригожина.
Биологические объекты являются открытыми термодинамическими системами. Они обмениваются с окружающей средой энергией и веществом.
Живой организм – развивающаяся система, которая не находится в стационарном состоянии.
Основа функционирования живых систем – поддержание стационарного состояния при условии протекания диффузионных процессов, биохимических реакций, осмотических явлений. Если организм при изменении внешних условий не способен сохранить стационарное состояние, выходит из этого состояния, то это приводит к его гибели. Организм в этом случае не смог адаптироваться, т. е. не смог сравнительно быстро оказаться в стационарном состоянии, соответствующим условиям.
Принцип Пригожина:
В стационарном состоянии системы скорость возникновения энтропии вследствие необратимых процессов имеет минимальное значение при данных внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния.