13.Термодинамиканың екінші заңын түсіндіріп беріңіз және оның биопроцестерге қолданылуын көрсетіңіз.

Термодинамиканың екінші заңы бірінші заңы сияқты тәжірибе мәліметтерін қорыту болып табылады. Егер термодинамиканың бірінші заңы әртүрлі энергиялар бір-біріне эквивалентті мөлшерде алмасатындығын көрсетсе, ал жүйедегі энергия алмасуының, яғни осы процестің жүру бағыты туралы сұрақтарға термодинамиканың екінші заңы жауап береді. Барлықтермодинамикалыққуаттышығарутермодинамиканың ІІ заңыдепаталады.

Термодинамиканың екінші заңының мәні мынада: энергия алмасуының барлық процестері энергия бөліктерінің жылу түрінде шашырауымен өтеді. Энергияның жылу түрінде шашырауы қайтымсыз процесс болады, яғни соңында бұл жылу жұмыстың жасалуына щығындалмайды.Мысалы, ағзадағы энергияның барлық түрлері жылуға айналғанымен, олар жұмыстың жасалуына қолданыла алмайды да, ағзадан шығады.Термодинамиканың екінші заңының бірнеше тұжырымдамасы бар:

Карно: жылу машинасы жылу температурасы мейлінше жоғары нүктеден температурасы мейлінше төмен нүктеге көшетіндей болса ғана жұмыс жүргізе алады.

Клаузиус: жылу суық денеден ыстық денеге өздігінен көше алмайды.

Томсон: тек қана жұмыс өндіретін немесе бір жылулық резервуармен энергия алмасуын жасайтын циклдік процесс болуы мұмкін емес.

dU=dQ+dA   - бұл термодинамиканың бірінші заңы.

S=экстенсивті энтропия;

dS=dQ/T-интенсивті энтропия

dQ=T*dSкинетикалық қуатты басқа формуламен айтуға болады.

dU=TdS+dA

dA=dF

dU=TdS+dF , бұдан шығатын нәтиже былай

ішкі қуат= байланыстық қуат +бос қуат

Байланыстық қуат (TdS) – жүйедегі жұмысқа жұмсалмайтын қуат.

Бос қуат (dF) – жұмысқа жұмсалатын қуат.

Табиғат заңы бойынша, алған қуатты тез жұмысқа жұмсауға тырысу керек, оның пайдасы көп. Оны Q2 – активті жол арқылы шығарамыз. Ешнәрсе істемей, негізгі Q1арқылы да шығаруға болады. Қуаттың сақталу заңын тұрақты сақтау керек, dF  жоғары болу керек.

Тірі жүйелер жаңа қуат көзі болып саналмайды.

12. Энтропия түсінігіне анықтама беріңіз, мысалдар келтіріңіз.

Термодинамикалық жүйенің күйін анықтайтын шаманың бірі энтропия болып табылады.dS— энтропия – сапасы бар қуаттың ыдырауының деңгейін көрсететін; бос қуаттың құнсыздығын, құнсыздығының мөлшерін, биожүйелердің ретсіздік күйіне баға беретін түсініктеме. Энтропия көп болса, ретсіздік болады.  Ол биожүйелердің ретсіздігіне баға береді. Энтропия –негативті құбылыс, күш аз болса, энтропия жоғары болады.

dU=dQ+dA  - термодинамиканың бірінші заңы.

dS=dQ/T- энтропия

dQ=TdSкинетикалық қуатты басқа формуламен айтуға болады: dU=TdS+dA

dA=dF

dU=TdS+dF , бұдан шығатын нәтиже былай:

ішкі қуат= байланыстық қуат +бос қуат

Байланыстық қуат (TdS) – жүйедегі жұмысқа жұмсалмайтын қуат.

Бос қуат (dF) – жұмысқа жұмсалатын қуат.

Биологиялық жүйелер –нағыз ашық жүйелер, олардың тіршілік әрекеті қоршаған ортамен зат, қуат және ақпарат алмасу арқылы жүреді. Сондай-ақ биологиялық жүйелер тұрақты түрде теңсіздік күйде болады. Оқшауланған жүйе үшін энтропияның көлемдік өзгерісі нолден жоғары болады. Қуаттың таралуы,ең алдыменкүн жүйесінде жүзеге асады.Жүйе энтропиясы экстенсивті өлшем болып табылады. Егержүйебірнешебөлшектентұрса, толық энтропия әрбөлікэнтропияларыныңжиынтығынатеңболады. Жалпыжағдайдажүйеэнтропиясыекібөліктенқалыптасады: diS-энтропияныңжүйеішіндегіөзгерістергенегізделгенбөлігі; deS- энтропияныңқоршағанортаменөзараәрекеткенегізделгенағымы, сондықтан, dS=diS+deS.

Термодинамиканың екінші алғышартына сәйкес, жүйе ішіндегі өзгерістерге негізделген diS  ешқашан теріс мәнге ие болмайды. Егер жүйе оқшауландырылған жүйе болса, онда dS=diS≥0 болады;diS=0 қайтымды процестер жағдайында; diS>0 қайтымсыз процестер жағдайында кездеседі.

Тұйық және ашық жүйелер үшін жалпы жағдайда deS≠0 теңсіздігі орындалады. deS белгісі нақты жағдайға байланысты. dS=diS+deS теңдеуінің маңызды сәті оқшауландырылмаған жүйенің теңсіздік күйі емес, стационарлы күйі мүмкін екендігі болып табылады. Егер стационарлы күйдегі жүйені бөлектендірсе ол біршама уақыттан кейін тепе-теңдік күйге келедіжәне энтропия ең үлкен мәнге ие болады.