Термодинамическая система – это любой участок Вселенной, отделенный от своего окружения реальной или воображаемой преградой. Гомогенная система во всех своих областях обладает одинаковыми макроскопическими свойствами. Гетерогенная система составлена из различных гомогенных фаз. По виду обмена веществом или энергией с окружающей средой различают: изолированные системы: никакой обмен не возможен; адиабатические системы: невозможен обмен веществом, но возможен обмен энергией, кроме тепловой; замкнутые системы: невозможен обмен веществом, но обмен энергией возможен в любой форме; открытые системы: возможен любой обмен веществом и энергией.
Энтропию можно рассматривать как меру неупорядоченности. Организмы постоянно создают из беспорядка упорядоченность. В них создается и поддерживается физическое и химическое неравновесие, на котором основана работоспособность живых систем. В процессе индивидуального развития (онтогенеза) каждого живого организма, так же как и в процессе коллективного развития (филогенеза), все время образуются новые структуры, т. е. достигается состояние более высокой упорядоченности. Это кажущееся противоречие с законом возрастания энтропии объясняется тем, что организмы – не изолированные, а открытые системы, непрерывно обменивающиеся веществом энергией и информацией с окружающей средой.
Изменение энтропии в открытой системе складывается: из ее изменений при процессах, происходящих в самой системе (diS ), и из изменений при обмене веществом и энергией с окружающей средой (deS): dS=diS+deS.
Согласно второму закону термодинамики, diS может быть только положительным или, в предельном случае (обратимые процессы), равным нулю; напротив, deS может принимать положительные (система получает энтропию) или отрицательные (система отдает энтропию) значения: diS> O; deS<=>O. При этом изменение энтропии dS в открытой системе может быть и отрицательным (упорядоченность увеличивается),. а именно когда deS<0 и |deS|>|diS| т. е. когда систему покидает больше энтропии, чем возникает внутри системы благодаря необратимым процессам. Производство энтропии diS/dt должно сопровождаться переходом энтропии в окружающую среду (из системы), поэтому deS/dt с отрицательным знаком.
Согласно теореме Пригожина, в каждой предоставленной самой себе линейной открытой системе прирост энтропии при постоянных во времени условиях уменьшается до тех пор, пока он не достигнет минимума в стационарном состоянии динамического равновесия. diS/dt=min. Теорема о минимуме производства энтропии в стационарном неравновесном состоянии отражает внутреннюю устойчивость неравновесных систем, ее своеобразную инерционность.
Устойчивость стационарных состояний с минимальным производством энтропии связана с принципом Ле Шаталье – Брауна. В результате обмена веществом энергией и информацией с окружающей средой между средой и живой системой нет термодинамического равновесия. Прекращение этого процесса означает потерю структурности, смерть. Труп переходит в состояние термодинамического равновесия с максимальной энтропией.
В живом организме deS/dt<0. Для системы «живой организм и окружающая среда» (среда, из которой берутся питательные вещества и которой отдаются продукты обмена) второй закон термодинамики действителен в своей классической форме, т. е ее энтропия возрастает и никогда не уменьшается. Таким образом, живые организмы могут создавать внутри себя упорядоченность только за счет того, что они уменьшают упорядоченность в окружающей их среде. Другими словами жизнь имеет место быть «благодаря смерти окружающей среды!!!».
Поможем написать любую работу на аналогичную тему