5. Второе начало термодинамики. Свободная энергия Гиббса

Организм совершает работу, затрачивая внутреннюю энергию, запасенную в виде энергии химического взаимодействия атомов составляющих его веществ. Математическое выражение ΔE = Q - W первого начала термодинамики определяет точное соотношение между расходом внутренней энергии системы ΔЕ, работой W, совершаемой системой, и энергией Q, которая теряется в виде теплоты. Однако из первого начала термодинамики нельзя определить часть расходуемой внутренней энергии, которая может быть преобразована в работу.

Теоретические оценки затрат осуществляются на основе второго начала термодинамики. Этот закон накладывает строгие ограничения на эффективность преобразования энергии в работу и, кроме того, позволяет ввести критерии возможности самопроизвольного протекания того или иного процесса.

Процесс называется самопроизвольным, если он осуществляется без какихлибо воздействий, когда система предоставлена самой себе.

Существуют процессы, при которых внутренняя энергия системы не меняется (ΔЕ = 0). К таким процессам относится, например, ионизация уксусной кислоты в воде.

Целый ряд самопроизвольных процессов протекает с увеличением внутренней энергии (ΔЕ > 0). Сюда относятся, в частности, типичные реакции образования бионеорганических соединений альбумина (белок плазмы крови) с ионами металлов, например Сu²⁺.

Изменение внутренней энергии АЕ для закрытых систем не может служить критерием самопроизвольного протекания процессов. Следовательно, первого начала термодинамики, из которого получен этот критерий, недостаточно для решения вопроса о самопроизвольности, равно как и об эффективности процессов. Решение этих вопросов достигается с помощью второго начала термодинамики.

Для формулировки второго начала термодинамики необходимо ввести понятия обратимого и необратимого в термодинамическом смысле процессов.

Если система находится в равновесии, это состояние поддерживается как угодно долго при неизменности внешних условий. При изменении внешних условий состояние системы может меняться, т. е. в системе может протекать процесс.

Процесс называется термодинамически обратимым, если при переходе из начального состояния 1 в конечное состояние 2 все промежуточные состояния оказываются равновесными.

Процесс называется термодинамически необратимым, если хоть одно из промежуточных состояний неравновесно.

Обратимый процесс можно осуществить лишь при достаточно медленном изменении параметров системы - температуры, давления, концентрации веществ и др. Скорость изменения параметров должна быть такой, чтобы возникающие в ходе процесса отклонения от равновесия были пренебрежимо малы. Следует отметить, что с обратимостью связана важная проблема медицины - консервация тканей при низких температурах.

Обратимые процессы являются предельным случаем реальных процессов, происходящих в природе и осуществляемых в промышленности или в лабораториях.

Авторы: Дроздова М.В., Дроздов

<< Назад: Закон Гесса

>> Вперед: Второе начало термодинамики. Энтропия

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ Криминология. Шпаргалка

▪ Бухгалтерский учет. Шпаргалка

▪ Русская литература XX века в кратком изложении. Шпаргалка

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Удобрение из отходов кисломолочных бактерий 24.11.2022 Исследователи из Университета Каттолики в Пьяченце (Италия) разработали новое удобрение из отходов производства кисломолочных бактерий. Кисломолочные бактерии - это группа микроорганизмов, способных ферментировать разные субстраты. Таким образом, они создают многочисленные продукты, интересные для сельскохозяйственного и промышленного секторов. Кисломолочные бактерии широко используются в пищевых продуктах и нутрицевтиках. Обычно для этого они очищаются специальными установками, после чего только в Италии возникает несколько тысяч тонн отходов. Исследователи использовали эти отходы в производстве удобрений и биостимуляторов в сельском хозяйстве. Испытания были сосредоточены на тепличном выращивании томатов и салата. Полученные результаты показали, что благодаря отходам из кисломолочных бактерий можно снизить количество химических азотных удобрений на 30%, не уменьшая при этом производство. Также новые препараты улучшили некоторые физиологические свойства растений. Ученые также подсчитали, что такой подход может на 40% снизить выбросы парниковых газов, связанных с производством химических удобрений. Расширенные химические, микробиологические и экотоксикологические анализы исключили какое-либо негативное влияние на окружающую среду и почву. В то же время, они показали положительное влияние микроорганизмов на рост и защиту растений. Ученые добавили, что их исследование актуально в контексте европейской стратегии "Farm to Fork" ("От фермы до вилки"). Она предусматривает сокращение к 2030 г. использование удобрений на 20%, использование химических пестицидов на 50% и потерю питательных веществ из почвы на 50%. Расширение использования промышленных отходов сегодня имеет огромное значение. Преимуществом использования нового удобрения назвали, что оно одновременно питает растение, почвенные бактерии и обогащает уровень гумификации почвы. Исследователи считают, что такое удобрение является экологичным в самом широком смысле, оно способно стимулировать всю систему, а не только один организм.

Другие интересные новости:

▪ Сервис распознавания человеческого страха

▪ Плохое настроение из-за плохого настроения

▪ Часы, растворяющиеся в воде

▪ Сверхкомпактный светодиод

▪ Голодного микроб не тронет

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Микроконтроллеры. Подборка статей

▪ статья Меры профилактики наркозависимости. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ Как Римская республика стала самым развитым государством Средиземноморья? Подробный ответ

▪ статья Автомат для формирования световых эффектов. Радио - начинающим

▪ статья Небольшие ветрогенераторы для дома. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Сколько кубиков в коробке? Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025