Лекции по дисциплине «биофизика» Тараз 2019 лекция №1-2

ТАРАЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Термодинамические методы являются статистическими методами. Нельзя представить себе, например, температуру или давление одной какой-либо молекулы, потому что эти термодинамические параметры отражают взаимодействие огромного количества молекул, образующих макросистему.

Термодинамика не дает ответа на вопрос: «Какова природа или механизм того или иного явления». Она может только показать, возможно ли протекание данного процесса, реален ли он с точки зрения энергетики, это очень важно для биологии.

В настоящее время вырисовываются 2 наиболее перспективных направления использования термодинамики в биологии:

1. Расчеты энергетических превращений в живом организме и в отдельных системах и органах в покое и при совершении работы; определение к.п.д. биологических процессов и энергии связи биохимических соединений.

2. исследование живых организмов как открытых термодинамических систем, позволяющее подойти к изучению таких процессов, как например, активный и пассивный транспорт веществ через клеточные мембраны и возникновение биоэлектрических потенциалов.

Термодинамика рассматривает 3 вида систем:

1. Изолированной. 2. Замкнутой. 3. Открытой.

1. Изолированной называется такая система, которая не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией.

2. Замкнутой называется система, обменивающаяся с окружающей средой энергией, но обмена веществом через границы системы при этом не происходит.

3. Открытой системой называется такая система, которая обменивается с окружающей средой и энергией и веществом. С точки зрения термодинамики живой организм относится к открытым системам.

Термодинамические функции. Совокупность физических и химических свойств системы определяет состояние, которое можно описать с помощью термодинамических функций: (T, P, V, W, энтропии и др.).

Термодинамические функции, которые зависят от массы или количества микрочастиц в системе, называются экстенсивными или факторами емкости (V, W, S). термодинамические параметры, которые не зависят от массы или числа частиц в системе, называются интенсивными параметрами или факторами потенциала (P, T, скорость изменения энтропии ).

Формально энергию можно определить как произведение фактора интенсивности на фактор экстенсивности, или фактора потенциала на фактор емкости. Например:

- Механическая энергия выражается как ,

- Тепловая - ,

- Химическая - ( химический потенциал, масса),

- Электрическая - ( напряжение, сила тока).