Cтраница 4
Для конкретного случая функцию диссипации ( а из нее и термодинамические силы) можно найти по формуле (8.13), если в изучаемом процессе легко выделить некомпенсированную теплоту. Примеры этой процедуры будут приведены далее. В общем случае составляют уравнения баланса, из которых находят функцию диссипации. [46]
При выключении градиентов, обеспечивающих стационарное состояние системы, в ней будет происходить процесс установления равновесия, который всегда связан с увеличением энтропии. Если это выключение производить медленно, то кривая, вдоль которой изменяется во времени функция диссипации при установлении равновесия, будет сколь угодно мало отличаться от кривой стационарного состояния. А так как d S0, то в начальном стационарном состоянии функция диссипации минимальна. В этом состоит теорема Гленсдорфа - Пригожина. [47]
При выключении градиентов, обеспечивающих стационарное состояние системы, в ней будет происходить процесс установления равновесия, который всегда связан с увеличением энтропии. Если это выключение производить медленно, то кривая, вдоль которой изменяется во времени функция диссипации при установлении равновесия, будет сколь угодно мало отличаться от кривой стационарного состояния. А так как d S0, то в начальном стационарном состоянии функция диссипации минимальна. В этом состоит теорема Гленсдорфа - Пригожина. [48]
Энтропия - принципиально усредненная статистическая величина - дает лишь весьма ограниченную характеристику биологической системы. Это, конечно, никак не противоречит описанным выше возможностям применения неравновесной термодинамики в биологии. Ее применения ограничиваются, однако, некоторыми общими феноменологическими положениями и трактовкой немашинных процессов. Применительно к регуляторным явлениям и к процессам развития термодинамика может лишь констатировать наличие неустойчивостей, наличие множественных стационарных состояний в нелинейной области. Функция диссипации утрачивает прямое эвристическое значение вдали от равновесия. Тем более это относится к машинной системе. Встречающиеся в литературе попытки модифицировать линейную термодинамику с целью описания процессов роста и дифференцировки ( см., например, [45]) основаны на недоразумении и научного значения не имеют. [49]
Примером реакции, не осуществимой в отсутствие сопряжения, является поликонденсация аминокислот в полипептидную цепь. Образование каждой пептидной связи происходит с выделением одной молекулы воды. При избытке воды в клетке должна превалировать обратная реакция гидролиза. Однако в действительности поликонденсация сопряжена с экзер-гонической реакцией расщепления АТФ, и функция диссипации в целом положительна ( см. [1], гл. [50]
В классической термодинамике рассматриваются обратимые равновесные процессы, протекающие настолько медленно, что на каждом их этапе достигается равновесие. Современная термодинамика открытых систем изучает существенно неравновесные процессы. В их описании ключевую роль играет понятие возрастания энтропии системы за счет процессов, происходящих внутри нее. Энтропия возрастает в системе при протекании любых неравновесных процессов. Прирост энтропии в открытой системе в единицу времени в единице объема носит название функции диссипации, а системы, в которых функция диссипации отлична от нуля, получили название диссипативных. В таких системах энергия упорядоченного процесса переходит в энергию неупорядоченного процесса, в конечном счете - в тепло. [51]
В классической термодинамике рассматриваются обратимые равновесные процессы, протекающие настолько медленно, что на каждом их этапе достигается равновесие. Современная термодинамика открытых систем изучает существенно неравновесные процессы. В их описании ключевую роль играет понятие возрастания энтропии системы за счет процессов, происходящих внутри нее. Энтропия возрастает в системе при протекании любых неравновесных процессов. Прирост энтропии в открытой системе в единицу времени в единице объема носит название функции диссипации, а системы, в которых функция диссипации отлична от нуля, получили название диссипативных. В таких системах энергия упорядоченного процесса переходит в энергию неупорядоченного процесса, в конечном счете - в тепло. [52]
При наличии связи между двумя системами может возникать поток энтропии из одной системы в другую, направление которого определяется значениями термодинамических потенциалов. Здесь и проявляется качественное отличие открытых систем от изолированных. В изолированной системе ситуация остается неравновесной, и процессы идут до тех пор, пока энтропия не достигнет максимума. Для открытых систем отток энтропии наружу может уравновесить ее рост в самой системе. При этих условиях может возникнуть и поддерживаться стационарное состояние, которое называют текущим равновесием. В стационарном состоянии функция диссипации имеет минимум, и рост энтропии оказывается меньше, чем в других близких состояниях. [53]