Термодинамика на отворени системи - studopediya
Проблемите, описани по-горе се отнася до затворени или изолирани системи, които са в състояние на равновесие.
Реалните процеси в отворени системи са за равновесие.
За живо (отворена) система особена роля има стабилно състояние.
Най-общо казано, на живия организъм се развива една система, която не е в стабилно състояние, но в някои не твърде голям интервал от време да вземе състоянието на биологичната система за болница.
Въпреки факта, че увеличението на ентропията ентропията на системата не се променя в неподвижно състояние на необратими процеси в системата (дифузия и топлопроводимост).
Ние представляваме промяната на ентропията на системата:
# 9651; Si - ентропия промяна поради необратими процеси в системата,
# 9651; Se - ентропия промени, причинени от взаимодействието на системата с външни органи (потоци, протичащи през системата).
Необратимостта на процеса, водещ до # 9651; Si> 0, неподвижната състояние да # 9651; S = 0, следователно, # 9651; Se = # 9651; S - # 9651; Si <0 или △Se = - △Si. Это означает, что энтропия в продуктах, поступающих в систему, меньше энтропии в продуктах, выходящих из системы.
В тази връзка, Пригожин формулира принципа на минимално производство ентропия за стабилно състояние отворени системи:
Скоростта на появяване на ентропията поради необратими процеси има минимална стойност и положителни, външни данни при постоянни условия т.е.
Според принципа на Пригожин в по-стабилно състояние система от вътрешни необратими процеси се провеждат така, че всяка секунда от увеличаване на ентропията е минимално. Това означава, че системата се дължи на вътрешни необратими процеси, които не са в състояние да се измъкне от стабилно състояние.
При промяна на условията на околната среда (промени в температура, налягане, влажност и т.н.), на системата се променя от едно стационарно състояние в друго стационарно състояние, т.е. адаптирани. Ако тялото при смяна на външни условия не е в състояние да поддържа стабилно състояние излиза от стабилно състояние, това води до смъртта му.
Голям принос за термодинамиката на неравновесни Onsager въведени. Тя доказа, че отворените системи имат специфични характеристики: дебит и външен вид конюгация стационарни състояния. Тази теория е описан от едновременното настъпване на различни взаимосвързани стационарни процеси. Експериментална база на тази теория са феноменологични закони, които установяват линейна връзка между потока и причиняват сили. Да приемем, че системата има два потока: топлинен поток (# 934, 1) и потокът на дифузия маса (# 934, 2) и две обобщаване сила - температурната разлика и X1 X2 разликата концентрация. Според Onsager, в отворена система, всеки поток зависи от силата на всички присъстващи, и обратно, т.е.
където L12 и други-коефициенти на пропорционалност между поток 1 и силата 2 и т.н.
Тези уравнения се наричат Феноменологичните уравнения Onsager. Те показват отношението на входящите и изходящите потоци от двете конюгиран и не-конюгиран с техните сили.
В природата има ситуация, в която потоците, идващи от повишаването на енергийната сам не мога да отида, но може да се появи под влиянието на някакви сили. Това явление се нарича конюгиране потоци. Критерият за възможно свързване протича в системата е функция положителна стойност разсейване:
където # 932; - абсолютна температура;
DS / DT - ентропия скорост производство;
V - обем на системата.
Dissipative функция е мярка за енергия разсейване система в топлина. Той определя степента на нарастване на ентропията в системата, в която необратими процеси се провеждат. По-високата стойност на функцията за разсейване, толкова по-бързо енергията на всички превръща в топлина. В допълнение, функцията за разсейване определя дали спонтанен процес: когато> 0, процесът е възможно, ако <0 – нет.
В повечето биологични процеси, тя се превръща в химическата енергия осмотичното, електрически и механично. Във всички тези процеси се разсейва част от химическа енергия в топлина. За биологични процеси стягащи ефективност е 80-90%, което е само 10-20% от енергията се превръща в топлина.