Термодинамика. Физические процессы в биологических мембранах. Закрытые и открытые термодинамические системы



Дата22.12.2017
өлшемі445 b.


Термодинамика. Физические процессы в биологических мембранах.


ЗАКРЫТЫЕ И ОТКРЫТЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

  • Состояние называется стационарным, если параметры системы с течением времени не изменяются.

  • Внутренние параметры системы разделяются на интенсивные и экстенсивные . Параметры не зависящие от массы и числа частиц в системе , называются интенсивными ( давление , температура и др.) . Параметры пропорциональные массе или числу частиц в системе , называются аддитивными или экстенсивными ( энергия , энтропия и др. ) .



По способу передачи энергии , вещества и информации между рассматриваемой системы и окружающей средой термодинамические системы классифицируются :

  • По способу передачи энергии , вещества и информации между рассматриваемой системы и окружающей средой термодинамические системы классифицируются :

  • Замкнутая ( изолированная ) система - это система в которой нет обмена с внешними телами ни энергией , ни веществом ( в том числе и излучением ) , ни информацией .

  • Закрытая система - система в которой есть обмен только с энергией .

  • Адиабатно изолированная система - это система в которой есть обмен энергией только в форме теплоты .

  • Открытая система - это система , которая обменивается и энергией , и веществом , и информацией .



Первое начало термодинамики

  • устанавливает внутренняя энергия системы является однозначная функция ее состояния и изменяется только под влиянием внешних воздействий.

  • Для элементарного процесса уравнение первого начала такого :

  • Q = dU + W

  • Q и W не являются полным дифференциалом, так как зависят от пути следования.



Зависимость Q и W от пути видна на простейшем примере расширение газа. Работа совершенная системой при переходе ее из состояния 1 в 2 ( рис. 1) по пути а изображается площадью, ограниченной контуром А1а2ВА :

  • Зависимость Q и W от пути видна на простейшем примере расширение газа. Работа совершенная системой при переходе ее из состояния 1 в 2 ( рис. 1) по пути а изображается площадью, ограниченной контуром А1а2ВА :

  • Wа = p(V,T) dV ;

  • а работа при переходе по пути в - площадью ограниченную контуром А1в2ВА:

  • Wb = p(V,T) dV.



Первое начало можно сформулировать в нескольких видах :

  • Невозможно возникновение и уничтожение энергии .

  • Любая форма движения способна и должна превращаться в любую другую форму движения .

  • Внутренняя энергия является однозначной формой состояния .

  • Вечный двигатель первого рода невозможен .

  • Бесконечно малое изменение внутренней энергии является полным дифференциалом.

  • Сумма количества теплоты и работы не зависит от пути процесса.



ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

  • состояние термодинамического равновесия определяется совокупностью внешних параметров и температуры.

  • Итак , все внутренние параметры равновесной системы являются функциями внешних параметров и температур

  • при термодинамическом равновесии все внутренние параметры являются функциями внешних параметров и энергии.



ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ

  • Процесс перехода системы из состояния 1 в 2 называется обратимым , если возвращением этой системы в исходное состояние из 2 в 1 можно осуществить без каких бы то ни было изменений окружающих внешних телах.

  • Процесс же перехода системы из состояния 1 в 2 называется необратимым , если обратный переход системы из 2 в 1 нельзя осуществить без изменения в окружающих телах .

  • Мерой необратимости процесса в замкнутой системе является изменением новой функции состояния - энтропии , существование которой у равновесной системы устанавливает первое положение второго начала о невозможности вечного двигателя второго рода . Однозначность этой функции состояния приводит к тому , что всякий необратимый процесс является неравновесным.



ЭНТРОПИЯ

  • Математически второе начало термодинамики для равновесных процессов записывается уравнением:

  • dQ/T = dS или dQ = TdS



ТРЕТЬЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

  • В результате этих исследований и было сформулировано третье начало термодинамики : по мере приближения температуры к 0 К энтропия всякой равновесной системы при изотермических процессах перестает зависить от каких-либо термодинамических параметров состояния и в пределе ( Т= 0 К) принимает одну и туже для всех систем универсальную постоянную величину , которую можно принять равной нулю .



Общность этого утверждения состоит в том , что , во-первых , оно относится к любой равновесной системе и , во-вторых , что при Т стремящемуся к 0 К энтропия не зависит от значения любого параметра системы. Таким образом по третьему началу,

  • Общность этого утверждения состоит в том , что , во-первых , оно относится к любой равновесной системе и , во-вторых , что при Т стремящемуся к 0 К энтропия не зависит от значения любого параметра системы. Таким образом по третьему началу,

  • lin [ S (T,X2) - S (T,X1) ] = 0 или

  • lim [ dS/dX ]T = 0 при Т  0 где Х - любой термодинамический параметр (аi или Аi).







Достарыңызбен бөлісу:


©stom.tilimen.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет