Следовательно, чем ниже энтропия системы, тем выше ценность свойственной ей внутренней энергии.

или, при обратимом переходе из некоторого состояния (1) в состояние (2):

∆S_1®2=

Второе начало термодинамики: в изолированной системе общее изменение энтропии всегда положительно. Основное значение второго начала состоит в предсказании направления процессов в системе. Второе начало термодинамики дает единый алгоритм изучения самых различных явлений.

6. Регулирование скорости реакции в организме. Принцип узкого места. Особенности механизмов ферментативных реакций.

7. Кинетика простейших реакций ферментативного катализа. Уравнение Михаэлиса-Ментена. Влияние модификаторов на кинетику ферментативных реакций.

8. Влияние температуры на скорость реакций в биологических системах.

Для оценки зависимости процесс от температуры используется температурный коэффициент Вант-Гоффа Q₁₀. Он показывает изменение скорости при изменении температуры на 10 градусов. Для процессов, протекающих с преодолением потенц.барьера, характерна сильная зависимость от температуры. Чем выше энергия активации. Тем больше коэффициент. Для реакций, протекающих по принципу изменения энтропийного фактора, коэффициент низкий.

9. Явления переноса в биологических системах, потоки и обобщенные силы. Их роль в функционировании организма как стационарной термодинамической системы.

Во многих случаях скорости процессов прямо пропорциональны соответствующим обобщенным силам (Xi), характеризующим причины возникновения соответствующего процесса: dxi/dt=Ai ·Xi Это уравнение показывает многие процессы: диффузия, перенос заряда, биоперенос, теплоперенос.

В процессе теплопроводности dQ/dt=AQgradТ, где AQ = К·s, К—коэффициент теплопроводности, s — площадь, через которую переносится тепло.

Скорость химической реакции, dν /dt=Aμ·μx, где Aμ - Коэффициент хим.сродства

Движении электрических зарядов dq/dt = Aэ·gradU= Aэ·E, где Aэ = σ ·s.

Диффузия dm/dt=-D·s·(C1-C2)/l, где D — коэффициент диффузии.

Или dm/dt=AD·gradC – уравнение Фика.

В частности, между разными одновременно текущими процессами происходит обмен энергией. Такие процессы принято называть термодинамически сопряженными.

В результате сопряжения скорость каждого процесса будет зависеть не только от «своей» обобщенной силы, но и от всех обобщенных сил, действующих в системе. уравнения переноса записываются в такой форме:

dx1/dt=A11·X1+A12·X2+…+A1n·Xn,

dx2/dt=A21·X1+A22·X2+…+A2n·Xn,

dxn/dt=An1·X1+An2·X2+…+Ann·Xn.

Транспорт веществ через клеточные мембраны также осуществляется благодаря термодинамическому сопряжению разнообразных процессов

dm/dt=A11×gradC+A12×gradU+A13×mx;

dq/dt=A21×gradC+A22×gradU+A23×mx;

dn/dt=A31×gradC+A32×gradU+A33×mx.Величины коэффициентов Aik можно определить расчетным путем или экспериментально.

10. Тепловой баланс организма. Способы теплообмена. Уравнение теплового баланса.

Вся энергия, полученная организмом, кроме той, что идет на мех. Работу, превращается в тепло, которая отдается окружающей среде.

Теплоотдача – процесс отдачи тепла организмом человека осуществляется:

– теплопроводностью (кондукцией) - Теплопроводностью (кондукцией) осуществляется теплопередача от поверхности тела человека к соприкасающимся с ним твердых твердым предметам или материалам внешней среды.;

– конвекцией (проведением) - Конвекцией осуществляется передача тепла с поверхности тела или одежды человека движущемуся около него воздуху.;

– радиацией (излучением) - Теплоотдача радиацией – это передача тепла в форме лучистой энергии с поверхности тела человека на окружающие поверхности, имеющее более низкую температуру, или в окружающее пространство. Количество тепла, отдаваемого излучением, зависит от температуры поверхности тела (одежды), температуры окружающих тело стен и поверхностей, их способности излучать тепло, величины площади тела и окружающих поверхностей, расстояния и взаимного расположения тела и окружающих его поверхностей.;

– дыханием и испарением пота и влаги в легких - При испарении пота у организма человека отнимается тепло, являющееся скрытой теплотой парообразования.

Теплоотдача в процессе дыхания:

нагревание воздуха и испарение влаги

Количество тепла, отдаваемого телом человека на нагревание воздуха в легких, зависит от количества прошедшего воздуха и его температуры при входе и выходе. А количество тепла, отдаваемого на испарение влаги, зависит от количества воздуха, прошедшего через легкие при дыхании и от содержания влаги во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.

M + J = Qрад. + Qконв. + Qисп. + Qдых. + Z, где

M – энергия, вырабатываемая в организме человека (теплопродукция), ккал/час;

Z – тепло, которое расходуется на механическую работу;

Qрад. – потери тепла радиацией (излучение), ккал/ч;

Qконв. – потеря тепла теплопроводностью и конвекцией;

Qисп. – потеря тепла испарением влаги с кожи и верхних дыхательных путей, ккал/ч;

Qдых. – потеря тепла на нагрев вдыхаемого воздуха, ккал/ч;

J – адсорбция тепла радиацией, ккал/ч..