химический каталог




Биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

примером. Вы оставляете чемодан в автоматической камере хранения на вокзале и выбираете произвольный

шифр, чтобы ^ту камеру открыть. Этот набор цифр запоминается или записывается. Тем самым создана новая информация.

Новая информация создается в каждом акте полового размножения. Это — случайный выбор, никакими детерминистическими законами природы не предусмотрено, что именно данная пара произведет потомство. Новая особь несет новую информацию — рекомбинацию родительских геномов.

Теория запоминания информации — ее рецепции и создания — не разработана. При обсуждении запоминания не имеет смысла более говорить об эквивалентности информации и энтропии. Дело в том, что мы не располагаем пока определением энтропии для систем, далеких от равновесия, для процессов запоминания. Равновесная же система, ертественно, ничего не помнит. Термодинамика систем, далеких от равновесия и обладающих долговременной памятью, еще не построена.

§ 9.2. Неравновесные процессы

Все изложенное относилось к равновесным системам, в которых энтропия максимальна. Живые системы неравновесны. Перейдем к рассмотрению неравновесных систем и процессов.

Рассмотрим систему, состоящую из двух подсистем, скажем, гаэ, объем которого разделен на две части. Предполагаем, что

в обеих подсистемах заданы распределения вероятностей Pi и pj. Соответствующие энтропии равны

*S" = —K^jpilnpi, S" = —к 2 Pi In Pi- (9.28)

i i

По-прежнему

2p'i-l, 2PI = 1 (9-29)

и

i i

?' = 2РХ ?" = 2РЖ. (9.30)

г

Считаем суммарную энергию постоянной:

+ (9.31)

Энтропия аддитивна:

S' + S"=S. (9.32)

Имеем

as _ as" = ds" _ ds^_ _ Q

оЕ' оЕ' + ОЕ' дЕ' + ё{Е — Е") ~ дЕ' дЕ№ \^'66)

и, согласно (9.20),

Ц- = к ф' — Р") = -~г—-^г. (9.34)

В неравновесной системе все ее характеристики и7 в том числе

энтропия зависят от времени t. При контакте двух подсистем,

обладающих, скажем, разными температурами, м^жду ними происходит перенос какой-либо физической величины, скажем, энергии. Вследствие такого переноса изменяется распределение вероятностей. Имеем /

S S Pi (0 to Pi (4- (9.35)

i

/ .

Следовательно, в данном случае (см. (9.34)),

dS 3S dE'

dt 6E' dt

Изменение энтропии во времени выражается произведением обобщенного потока энергии

/=4 (9.37)

на обобщенную силу, равную

X = -тр угтг- (9.38)

В этом выводе мы сделали предположение о том, что и вне равновесия энтропия выражается так же, как в равновесии,— формула (9.35) подобна (9.14). Не углубляясь в тонкие физические вопросы, укажем, что это предположение аргументируется близостью к равновесию рассматриваемых процессов. Количественный критерий такой близости приведен ниже (с. 314).

Если система характеризуется многими экстенсивными переменными (такими, как энергия), изменение энтропии во времени представляется суммой произведений обобщенных сил и обобщенных потоков? = 2*Л- (9.39)

Изменение энтропии в открытой системе складывается из продукции энтропии внутри системы d$ и из потока энтропии deS, т. е. из выделения энтропии в окружающую среду или поступления энтропии в систему из окружающей среды:

dS = dtS + deS. (9.40)'

Согласно второму началу dtS > 0, знак deS не определен (см. с. 17). В рассмотренном нами случае deS = 0 (система в целом замкнута) и dS = diS — энтропия продуцируется вследствие теплообмена между двумя подсистемами, в результате которого рано или поздно установится тепловое равновесие. В общем случае выражение (9.39) представляет так называемую функцию диссипации а — скорость продукции энтропии в единице объема.

Б силу второго начала термодинамики

= jodV^O (9.41)

и, согласно (9.39),

о = 2'А. (9-42)

j

Здесь потоки и силы отнесены к единице объема.

G какими же обобщенными потоками и обобщенными силами приходится иметь дело в случае биологических открытых систем — клеток и организмов? Мы рассматриваем эти системы как химические, находящиеся при постоянной температуре. В них протекают химические реакции и происходит транспорт вещества. Для химической реакции роль потока играет скорость реакции v, т. е. производная координаты реакции ? по времени:

Лим = (9-43)

Координата ? выражает степень прохождения реакции:

t t

= +|»<й« 6(0) + J-^, (9.44)

о о v

ГТТЛ VJ TTTTf* ТТЛ 1ГЛ TTfi ТЖ TlOU ГОТТТП Л/ Л7 ЛтЛУПЛИПШТМТТТП /1Т1»ТТГТЖ Т!»/-\ Г\ ГГ\

X /^Vy 1С | ХИСИи J.TX uaVll pUUXUUlU УТ \S J. t/AJLI.Vf.Ll'.Hj J. j. >XX 1\J \jXXXXJLk J-\.\J*J\.^J '

фициент этого реагента в реакции. Течение химической реакции определяется разностью химических потенциалов реагентов и продуктов реакции, подобно тому, как поток тепловой энергии определяется разностью температур. Соответственно обобщенная сила для химического процесса есть

^хим — —f 2 ^vM-v = ~Y ? (9.45)

V

где \ij — химический потенциал реагента fВеличина s& = — 2vvM-v называется сродством. Суммироваv

ние проводится по всем реагентам и продукта

страница 118
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228

Скачать книгу "Биофизика" (6.44Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
Прихожие С ящиком купить
фармаборт
прикольные брелки
рамка перевертыш купить цена

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(09.12.2016)