Биологиялық жүйенің термодинамикалық тепе-теңдігі

Термодинамика физика саласы болып табылады, ол термиялық энергияны және оны белгілі бір ортадағы көлемде бөлу принциптерін зерттейді. Бұл пән кейбір әмбебап принциптерге негізделген және көптеген басқа ғылымдардың эксперименталдық деректерін қолданады. Термодинамикалық тепе-теңдік бұл ғылыми білімнің іргетасы болып табылады.

Тірі ағзалардың ең маңызды және, ең алдымен, ерекше қасиеттерінің бірі олардың энергияны трансформациялау және әртүрлі формаларда сақтаудың бірегей қабілеті. Термодинамикалық тепе-теңдік - оның параметрлері мен сипаттамалары кез-келген сыртқы факторлардың әсерінен уақыт өзгерте алмайтын жүйенің жағдайы.

Яғни: бір немесе бірнеше физикалық объектілерден тұратын теориялық тұрғыдан оқшауланған физикалық жүйе тепе-теңдік күйінде қалуы мүмкін. Егер сіз термодинамикалық тепе-теңдікті бұзсаңыз, кез-келген жүйе өз орнына өзінің тұрақты күйіне оралуға бейім болады. Бұл біздің өмірімізде де, табиғатта да тым көп құрылатын физиканың іргелі принциптерінің бірі.

Термодинамикалық тепе-теңдікті, мысалы, бірдей оқшауланған жүйе болып табылатын ыстық шаймен жасалған термос сияқты табиғи адамдық атрибутпен мысалға келтіру оңай. Әрине, кез-келген заттың температурасы (бұл жағдайда - шай) бірдей болады. Бірақ мұзды текшені термосқа түсірсеңіз, термодинамикалық тепе-теңдікті бірден бұзады, себебі сұйықтықтың әртүрлі бөліктерінде температура айырмашылығы болады.

Бұл жағдайда жылу беру жоғары температура аймағынан суық учаскелерге дейін жылулық режимнің біртектілігі бүкіл көлемде орнатылмайынша пайда болады. Мұндай жағдайда, тұрақтылық қалпына келтіріледі. Демек, кез-келген термодинамикалық жүйе масштабына және оның құрамына кіретін заттардың санына қарамастан жұмыс істейді.

Тірі организмдер үшін жүйенің барлық нүктелерінде бірдей температура индексі болып табылатын тепе-теңдіктің негізгі шарты өте маңызды. Қалыпты өмір сүру үшін барлық биологиялық объектілер үнемі энергияны тұтынуды қажет етеді. Барлық биологиялық үрдістер сондай-ақ тұрақты жылу беруді және біркелкі бөлуді қажет етеді.

Мысалы, күн энергиясын жинайтын өсімдіктер фотосинтез арқылы органикалық заттардың химиялық байланыстарына айналады. Жануарлар денесінде бәрі керісінше болады - тамақпен алынатын органикалық заттар энергияға айналады. Барлық мұндай процестер (өсімдіктер мен жануарлар әлемінің өкілдерінде) термодинамикалық жүйенің принциптеріне дәл сәйкес келеді.

Термодинамиканың негізгі ұғымдары тірі биологиялық жүйелер үшін де, жансыз табиғат үшін де әмбебап және тұрақсыз . Термодинамиканың принциптері кез-келген байланысты объектілер термодинамикалық жүйе деп айтуға болады. Айырмашылық тек масштабтарда және объектілердің санында. Осындай жүйелердің мысалдары - біздің дененің, жүрек немесе басқа ішкі ағзалардың жасушалары. Барлық ағзаның термодинамикалық жүйесі де бар. Тіпті биосфера тәрізді осындай үлкен нысандар, мұхиттар да осы санатқа жатады. Олар термодинамикалық тепе-теңдік заңдарына бағынады .