Теорема Пригожина

В біологічних системах базове для класичної термодинаміки поняття про рівноважні стани замінюється уявленням про стаціонарні стани; другий початок термодинаміки (принцип зростання ентропії) отримує інше формулювання у вигляді теореми Пригожина. Додаткову складність для аналізу додає специфічність біологічних структур і процесів, що реалізовуються в них, що обумовлює ряд глибоких відмінностей між термодинамікою і енергетикою неорганічного миру і термодинамікою і енергетикою біологічних систем.

Застосування другого закону до біологічних систем в його класичному формулюванні приводить, як здається на перший погляд, до парадоксального висновку, що процеси життєдіяльності йдуть з порушенням принципів термодинаміки. У живих організмах в ході їх росту і розвитку за рахунок збільшення впорядкованості відбувається зменшення ентропії, що суперечить другому закону термодинаміки. Постулат Пригожіна полягає в тому, що загальна зміна ентропії ΔS відкритої системи відбувається незалежно або за рахунок процесів обміну із зовнішнім середовищем (ΔeS ), або за рахунок внутрішніх необоротних процесів (ΔiS ): ΔS = ΔeS + ΔiS. Член ΔiS завжди позитивний, а член ΔeS негативний, тому сума ΔS може мати будьякий знак. Якщо ΔS = 0, то система знаходиться в стаціонарному стані, тобто надходження ентропії урівноважене її видаленням. Випадок ΔS < 0 відповідає, як здається, порушенню принципів термодинаміки. Проте якщо врахувати, що в нав-колишньому середовищі відбувається зростання ентропії за рахунок продуктів виділенняΔвS, то за-гальна ентропія в системі «організм – середовище» поза сумнівом підвищується. Це повністю відповідає законам термодинаміки.

Стаціонарний стан відрізняється від рівноважного тим, що параметри системи не змінюються з часом, не дивлячись на наявність певних процесів. Якщо ж параметри системи мало міняються з часом, то такий стан називається квазістаціонарним. Розділ термодинаміки, що вивчає такі системи, називається нерівноважна термодинаміка відкритих систем. Неважко замітити, що саме в такому стані перебувають дорослі живі організми, що знаходяться в нормальних умовах. Під нормальними умовами слід розуміти відсутність різких змін зовнішніх (наприклад, атмосферних) або внутрішніх (наприклад, хвороба) параметрів. Якщо вважати, що організм, як термодинамічна система, знаходиться поблизу від стану рівноваги, то для нього справедлива теорема Пригожина,згідно якої за незмінних зовнішніх умов відкрита термодинамічна система, яка не дуже далека від стану рівноваги, прагне до такого стаціонарного стану, який характеризується мінімальним виробництвом ентропії.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Поняття ентропії	\|	Поняття гомеостазу

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.