Контрольная работа по дисциплине «Экология»


Проявление первого и второго начала термодинамики применительно к живому организму



Скачать 309.59 Kb.
страница16/20
Дата12.06.2019
Размер309.59 Kb.
Название файлаКонтрольная работа по экологии.docx
Учебное заведениеДонской Государственный Технический Университет (ДГТУ)
ТипКонтрольная работа
1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   20
Проявление первого и второго начала термодинамики применительно к живому организму.
Применение первого начала термодинамики к живому организму.

Изначально первое начало термодинамики было сформулировано именно для живых организмов (Майер, Гельмгольц) Однако классическая форма этого закона, отображенная в формуле, была создана в связи с запросами теплотехники.

В процессе фотосинтеза солнечная энергия преобразуется в энергию химических связей органического вещества, которая в последствии переходит от автотрофов к гетеротрофам. Энергия переходит из одного состояния в другое, она не возникает. При переходе в другие формы, в том числе в тепловую форму, энергия рассеивается.

В живых организмах совершаются различные виды работы. Основными видами работ в организме являются химическая, механическая, осмотическая и электрическая. На протяжении всей жизни в организме происходит образование тепла (тепловой энергии). В настоящее время условно различают два вида тепла, продуцируемого организмом: первичную (основную) теплоту и вторичную, или активную, теплоту. Первичная теплота выделяется как результат неизбежного теплового рассеивания энергии в ходе обмена веществ из-за необратимо протекающих биохимических и биофизических процессов. Под необратимостью процессов в данном случае следует понимать следующее: при совершении любого вида работы не вся энергия, приходящаяся на данный процесс, используется для совершения полезной работы; часть энергии необратимо, безвозвратно рассеивается в виде тепла. Следовательно, образование первичной теплоты – результат того, что все процессы в организме протекают с КПД меньше 100%.

Полезная энергия, затрачиваемая на производство всех видов работы в организме, также в конечном счете превращается в теплоту. Эта теплота, в которую превращается энергия всех процессов в организме, называется вторичной теплотой. Таким образом, первичная теплота – результат непосредственного теплового рассеивания энергии, а вторичная – итог перехода в теплоту той части энергии, которая вначале использовалась для совершения работы.

Мерой необратимого рассеивания является энтропия. Вещество и энергия в пищевой цепи постепенно рассеивается. Энтропия является мерой неупорядоченности, мерой хаоса, а живые организмы характеризуются высокой мерой упорядоченности, которая в свою очередь характеризуется мерой негэнтропией.

Применение второго начала термодинамики к живому организму.

Второе начало термодинамики позволяет судить о направлении протекания процесса трансформации энергии и, таким образом, дополняет первое начало термодинамики.

Живые организмы подчиняются второму началу термодинамики, когда речь идет о круговороте и превращениях свободной энергии в системе организм - окружающая среда.

Согласно второму началу термодинамики, если температура какого-либо тела выше, чем температура окружающей среды, то общая температура всей системы стремится к термодинамическому равновесию: тело будет отдавать энергию до тех пор, пока его температура не станет равной температуре окружающей седы. Таким образом, энтропия отображает возможность превращения энергии и рассматривается как мера неупорядоченности системы и для того чтобы энтропия системы не возрастала система должна извлекать упорядоченные системы из окружающей среды т.е. должно извлекать негэнтропию.

Энтропия системы растет с ее массой и равна сумме энтропии подсистем, она увеличивается при повышении температуры за счет усиления теплового движения молекул.

Живые организмы - системы открытые, и изменение энтропии для них складывается из продукции энтропии внутри организма за счет необратимых биохимических процессов и обмена энтропией с окружающей средой. Скорость изменения энтропии в организме равна алгебраической сумме производства энтропии внутри организма и скорости поступления энтропии из среды в организм.

Биологические процессы могут сопровождаться самопроизвольным уменьшением энтропии. Так, рост и развитие организмов сопровождается усложнением их организации и с точки зрения классической термодинамики выглядит как самопроизвольное уменьшение энтропии и увеличение (накопление) свободной энергии. Живые организмы, как системы открытые, в процессе автотрофного и гетеротрофного питания получают свободную энергию из окружающей среды. Поэтому второй закон термодинамики применительно к живым организмам надо рассматривать, учитывая их взаимодействие с окружающей средой. С этой точки зрения уменьшение энтропии и увеличение свободной энергии фотосинтезирующих организмов происходит благодаря уменьшению свободной энергии и увеличению энтропии в системе Солнце-Земля (ядерные реакции на Солнце) и общий баланс энтропии автотрофов соответствует второму началу термодинамики.



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   20


База данных защищена авторским правом ©nashuch.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница
Контрольная работа
Курсовая работа
Лабораторная работа
Пояснительная записка
Методические указания
Рабочая программа
Методические рекомендации
Теоретические основы
Практическая работа
Учебное пособие
Общая характеристика
Общие сведения
Теоретические аспекты
Физическая культура
Дипломная работа
Федеральное государственное
Самостоятельная работа
История развития
Направление подготовки
квалификационная работа
Общая часть
Техническое задание
Выпускная квалификационная
Методическое пособие
Технологическая карта
Краткая характеристика
Теоретическая часть
Методическая разработка
прохождении производственной
государственное бюджетное
Технология производства
Техническое обслуживание
Гражданское право
Общие положения
Исследовательская работа
Металлические конструкции
Организация работы
учреждение высшего
Правовое регулирование
Математическое моделирование
Технологическая часть
Решение задач
Понятие предмет
Описание технологического
Практическое занятие
Метрология стандартизация
Уголовное право
Сравнительная характеристика
История возникновения
Основная часть
Общие требования