Другий закон термодинаміки

Як і перший закон, другий закон термодинаміки представляє собою узагальнений опис явищ природи. У своїй класичній»формулюванні він стверджує неможливість побудови машини, що працює постійно за рахунок тепла, що переноситься від менш нагрітого до більш нагрітого тіла. Цю формулювання можна спростити, сказавши, що теплота завжди переноситься в напрямку зменшення температури, подібно молекулам стисненого газу, які завжди прагнуть зайняти максимальний обсяг і тому переміщуються в область більш низького тиску.

З формулювання другого закону випливає, здавалося б, очікувати, що за будь мимовільному (спонтанному) процесі внутрішня енергія системи завжди буде зменшуватися. Іншими словами, видається природним, що система спонтанно переходить в стан, що характеризується меншим значенням внутрішньої енергії. Це твердження повністю справедливо відносно ізольованої системи. Однак більшість систем, що представляють певний інтерес для біолога, є відкритими системами, в яких приплив енергії із зовнішнього середовища може підвищити величину їх внутрішньої енергії. Цікаво, що деякі хімічні процеси дійсно протікають із збільшенням внутрішньої енергії систем, у той час як в інших випадках ця енергія убуває. Отже, одне лише зменшення внутрішньої енергії не є надійним критерієм, що вказує на здатність системи до мимовільного зміни.

Таким чином, в цих умовах мимовільне протягом процесу визначається характером зміни ентропії. Ми можемо тому сказати, що освіта комплексу білків з іонами металів являє собою мимовільно протікає процес, тому що загальна ентропія системи при цьому зростає (AS позитивно). На жаль, в класичній термодинаміці відсутній пояснення поняття ентропії на молекулярному рівні. Деякі використовувані в цих випадках прості аналогії не полегшують розуміння питання, а швидше ведуть убік від його рішення. На даній стадії викладу студент повинен просто прийняти поняття ентропії в якості зручного інструменту, який дозволяє робити вірні прогнози щодо поведінки системи.

Посилання на основну публікацію