Các trạng thái cân bằng nhiệt động lực học của hệ thống sinh học

Nhiệt động lực học được gọi là chi nhánh của vật lý mà nghiên cứu các năng lượng nhiệt và các nguyên tắc của phân phối của mình trong suốt khối lượng của một chất hoặc một môi trường cụ thể. kỷ luật này được dựa trên một số nguyên tắc phổ quát chung và sử dụng dữ liệu thực nghiệm của nhiều ngành khoa học khác. Các trạng thái cân bằng nhiệt động lực học là nền tảng của lĩnh vực này của tri thức khoa học.

Một trong những tài sản quan trọng nhất và có lẽ là đặc biệt nhất của các sinh vật sống là khả năng duy nhất của họ để lưu trữ năng lượng và chuyển đổi nó thành một loạt các hình thức. trạng thái cân bằng nhiệt động lực học - đó là một trạng thái của hệ thống khi các thông số và đặc điểm của nó không thể thay đổi theo thời gian mà không có sự ảnh hưởng của bất kỳ yếu tố bên ngoài.

Đó là: về mặt lý thuyết cô lập hệ thống vật lý bao gồm một hoặc nhiều đối tượng vật lý, có thể duy trì mãi mãi ở trong trạng thái cân bằng. Nếu bạn vi phạm các trạng thái cân bằng nhiệt động lực học, hệ thống bất kỳ sẽ có xu hướng trở về trạng thái ổn định của họ về chính họ. Đây là một trong những nguyên tắc cơ bản của vật lý, trong đó quá nhiều được xây dựng trong cuộc sống của chúng ta và trong tự nhiên.

Nó là dễ dàng nhất để hình dung ra trạng thái cân bằng nhiệt động lực học là một ví dụ của một thuộc tính của con người tự nhiên như vậy, như một phích trà nóng, đó là hệ thống cô lập nhất. Tất nhiên, nhiệt độ ở bất kỳ điểm nào của các chất (trong trường hợp này - trà) sẽ giống nhau. Nhưng nếu nhúng trong một khối lập phương phích băng, các trạng thái cân bằng nhiệt động lực học được trong giây lát băn khoăn, như xảy ra chênh lệch nhiệt độ ở các vùng khác nhau của chất lỏng.

Khi truyền nhiệt này sẽ diễn ra từ khu vực nhiệt độ cao hơn đối với các phần lạnh hơn, cho đến khi toàn bộ khối lượng được thiết lập đồng nhất chế độ nhiệt. Khi điều này xảy ra, ổn định sẽ được phục hồi. Đây là cách bất kỳ hệ thống nhiệt động lực học, bất kể quy mô và số lượng đối tượng, trong đó nó được sáng tác.

Điều kiện chính của trạng thái cân bằng, mà là chỉ số nhiệt độ cùng một lúc tất cả các điểm của hệ thống, đặc biệt quan trọng đối với sinh vật sống. Tất cả các đối tượng sinh học của tiêu thụ năng lượng thường xuyên cần thiết để duy trì một cuộc sống bình thường. Tất cả các quá trình sinh học cũng cần một truyền nhiệt ổn định và phân bố đồng đều.

Ví dụ, các nhà máy tích lũy năng lượng mặt trời, chuyển đổi nó thành liên kết hóa học các chất hữu cơ bởi quang hợp. Trong tất cả những gì cơ thể động vật là hoàn toàn ngược lại - các chất hữu cơ có nguồn gốc từ thực phẩm, được chuyển đổi thành năng lượng. Tất cả quá trình đó (đại diện của cả hai vật và động vật sống) xảy ra theo đúng các nguyên tắc của hệ thống nhiệt động lực học.

khái niệm cơ bản của nhiệt động lực học là phổ quát và bất khả xâm phạm cho sinh hoạt các hệ thống sinh học, và cho bản chất vô tri vô giác. nguyên tắc nhiệt động lực học nêu rằng bất kỳ bộ sưu tập của các đối tượng liên quan có thể được gọi là một hệ thống nhiệt động lực học. Sự khác biệt duy nhất là trong kích thước và số lượng các đối tượng. Ví dụ về các hệ thống như vậy có thể đóng vai trò như các tế bào của cơ thể, trái tim của chúng tôi và cơ quan nội tạng khác. Toàn bộ cơ thể cũng là trong một nghĩa nào đó, là một hệ thống nhiệt động lực học. Ngay cả như vậy các trang web khổng lồ như sinh quyển, đại dương cũng thuộc thể loại này. Và họ phải tuân theo cùng một quy luật của nhiệt động lực học cân bằng.