химический каталог




Молекулярная биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

|J — нормальная координата, являющаяся линейной комбинацией исходных |j, %i — время релаксации системы к ее равновесному состоянию, имеющее вещественное и положительное значение.

Решение уравнения (1,32) описывает приближение к равновесию

ба = ЙЙоехр(-//т,). (1,33)

Условие стабильности равновесного состояния имеет вид с ^ О или

a = ^^LtkAtAk>0. (1,34)

I, к

Любая флуктуация 6|ь вблизи равновесного состояния может только уменьшить энтропию (ср. стр. 22), т. е.

6или

б^ = -^2л^<°- (1.36)

к

Разлагая Ah в ряде по Ь%'к вблизи положения равновесия и диагонализуя тензор, имеем, учитывая, что в равновесии Аи = О,

Л, = Л?4' + (#) '<«+...= (#) 6S + ... (1,37)

\ dlk /eq \ dlk /eq

Следовательно,

(1,38)

Это действительно так, ибо (dA'k/dlrk) < 0.

Если система открытая и deS ф 0, то при постоянных граничных условиях система стремится к неравновесному стационарному состоянию, в котором

dS=dtS + deS = 0,

или (1,39)

deS=* — diS<0.

Стационарное состояние поддерживается оттоком энтропии в окружающую среду.

Рассмотрим изолированную систему, состоящую из организма и некоторой внешней среды; Организм получает из этой среды питательные вещества, кислород, воду и в свою очередь выделяет в нее различные вещества. Между организмом и средой осуществляется теплообмен. В таких условиях практически находится космонавт в космическом корабле. Организм космонавта— открытая система по отношению к кораблю, но корабль в целом хорошо изолирован. Общее изменение энтропии всей системы, согласно второму началу,

dS = dSl + dS2>0,

где dS\ и dS2— изменение энтропии космонавта и окружающей среды соответственно. Космонавт — открытая система, и, следовательно,

dSi = diSi + deSi.

Изменение энтропии среды, окружающей космонавта, происходит лишь в результате обмена веществом и энергией с космонавтом. Предположим, что в самой среде нет продукции энтропии. Тогда dS2 = —dfSi и, значит, dS = diS\ > 0. Если состояние космонавта стационарно, то

dS] = 0, deS{ = - dtSi < 0, dS2 = dS = rffS, > 0.

Таким образом, стационарное состояние космонавта поддерживается возрастанием энтропии в окружающей среде, определяемым оттоком в нее энтропии из организма космонавта, компенсирующим продукцию энтропии в организме. В . этом и состоит смысл слов Шредингера: «организм питается отрицательной энтропией». Помимо возрастания энтропии среды за счет выделения тепла космонавтом, 5г возрастает вследствие того, что энтропия веществ, выделяемых космонавтом, выше энтропии потребляемых им веществ. Стационарное состояние космонавта будет сохраняться до тех пор, пока не истощатся питательные вещества в окружающей среде или пока необратимые процессы в организме космонавта не приведут к его изменению (старение). В этом смысле стационарное состояние не вечно. Его реализация определяется наличием двух шкал времени — времени обмена энтропией с окружающей средой и гораздо более длительного времени исчерпания запасов питательных веществ и (или) старения организма. Приведенный расчет относится только к быстрому процессу обмена, но не к медленному необратимому процессу.

Поясним эту ситуацию еще одним элементарным примером. Рассмотрим два больших тепловых резервуара, находящихся при температурах Тх и Т2 и соединенных друг с другом тонким проводником тепла. В проводнике устанавливается постоянный поток тепла, любой его отрезок находится в стационарном состоянии. Стационарность сохранится, пока сколько-нибудь заметно не изменятся температуры Тх и Т2, которые медленно выравниваются. Время установления стационарного состояния тем меньше времени достижения окончательного равновесного состояния с одинаковыми температурами резервуаров» чем больше последние. При расчете стационарного режима в быстрой временной шкале, отвечающей времени установления стационарного состояния, температуры Тх и Г2 считаются постоянными— они изменяются в медленной шкале времени. Таким образом, стационарное состояние реализуется на фоне крупномасштабного необратимого процесса.

Само существование жизни, существование биосферы можно приближенно рассматривать как стационарный процесс, осуществляемый на фоне грандиозного необратимого процесса охлаждения Солнца. Состояние биосферы стационарно лишь в ограниченном временном интервале, так как популяция вида Homo sapiens непрерывно возрастает и уничтожает другие виды — растения и животных, за исключением культурных видов, чьи популяции также возрастают. Homo sapiens разрушает биогеоценозы в масштабе всей биосферы.

Пусть в стационарном состоянии потоки Д и коэффициенты Lik постоянны. Продукция энтропии (функция диссипации) о зависит от обобщенных сил Xk. Как показали Пригожий и Глансдорф [20, 21], а минимальна в стационарном состоянии по отношению к изменениям Xh. Иными словами,

dxo= 2/ftdXft<0. (1,40)

По мере приближения к стационарному состоянию продукция энтропии убывает, стремясь к минимуму, т. е. к dxa — 0: Для химической реакции

Tdxa= 2ок?*Дк<0. (1.41)

fe

Знак равенства относится к стациона

страница 9
< 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 "Молекулярная биофизика" (4.80Mb)


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

 

 

Реклама
такси класс комфорт
бронзовые ручки для мебели каталог
Купить коттедж в Румянцево в поселке Пестово
спектакли театра на таганке

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
(19.11.2017)