Тіршілік және термодинамика туралы

Кей ж ағдайда, тірі организм дердің өмір сүруі терм оди н ам и каны ң заңдылы қтарына, атап айтқанда екінш і заңы на бағынбайды деген мәлім- демелер пікірталас тудыруда. Бүл заңды лы қтарға ой жүгірту тірш іліктің термодинамикалықтұрғыдан алғанда қаншалықты дәрежеде мүмкін екендігін айқындайды. Термодинамика туралы төменде келтірілген талқыламалар бізге аталған маңызды тақырыпты тереңірек түсінуге септігін тигізеді. Терм одинам ика заңды лы ғы бойы нш а тіршілік м үм кін бе? Термодинамиканың заңдарын бірнеше түрде тұжырымдауға болады. Мы- салы, бірінші заңдылықты қысқа түрде: «артық ала алмайсың» деуге болады, ал екінш і заңдылықты: «тіпті өзгерте алмайсың» деп тұжырымдауға болады. Салмақты тілмен айтқанда, бірінші заңды лы ққа сәйкес қуатты бір түрден екінші түрге алмастырудың тиімділігін 100%-дан арттыру мүмкін емес, яғни 58 1-ТАРАУ Клеткалардың ңұрылымы мен биохимиясы бір түрден екінші түрге ауыстыру арқылы қуаттың мөлшері жағынан ұта алмай- мыз. Басқаша айтқанда, термодинамиканың бірінші заңы — қуаттың сақталу заңы болып табылады. Екінші заңдылық бойынша қуатты бір түрден екінші түрге тіпті 100% тиімділікпен ауыстырудың өзі де мүмкін емес. Төмендегі теңдеу жолымен термодинамиканың екі заңдылығын да бос қуаттың шамасына жатқызуға болады: ЛС= ЛН — ТЛ8 Мұндағы, С — бос қуат; Н — энтальпия күйі, ал 8 — энтропия көрсеткіші. Бірінші заңдылық энтальпиядағы өзгерістерді қарастырады, яғни АН. Ол тұрақты қысым барысындағы реакцияның жылуы деген сөз. Салыстырмалы түрде алғанда, бұл көрсеткішті өлшеу оңай. Көптеген маңызды реакциялардың энтальпиялықөзгерісінің көрсеткіштері белгілі, оларды жалпы химия пәнінің оқулықтарында берілген кестелерден табуға болады. Екінші заңдылық энтропиядағы өзгерістерді зерттейді, яғни А8 шамасын. Энтропиядағы өзгерістерді өлшеу және оларға сипаттама беру энтальпиямен салыстырғанда, біршама қиындау. Энтропиялық өзгерістердің маңыздылығы биохимия үшін ерекше болып табылады. Әдеттегі түсінікке сүйене отырып, энтропияға мынадай анықтама беру- ге болады: жүйедегі энтропияның жоғарылауы ондағы жеке молекулалардың орналасу тәртібінің ретсіздік дәрежесі өскендігін білдіреді. Кітапханадағы кітаптардың барлығы оқу залында шашыраңқы түрде жатса, кітаптың эн- тропиясы жоғарылай түсті деуге болады. Ал сөредегі кітаптардың әрқайсысы өз орнында рет-ретімен тұрса, кітаптың энтропиясы төмен деген сөз. Сөредегі кітаптармен салыстырғанда шашылып жатқан кітаптардың орналасу тәртібі әлдеқайда шашыраңқы болып табылады. Әлем кеңістігінің даму бағытына тән табиғи құбылыстың бірі — қуаттың ұсақ бөлшектерге бөлініп, жоғары дәрежеде шашырай бастауы. Ал тірі организмдер бұл бағытқа қарсы тұру үшін көп мөлшерде қуат жұмсайды. Екі жастағы баланың бөлмесін жинап, тазалау үшін бірнеше сағат керек, ал бүлдіршінге бұл істелінген жұмыстың барлығын жоққа шығаруға бірнеше секунд жеткілікті екендігі барлық ата- аналарға мәлім. Сол сияқты, клетка да барлық молекулалардың табиғатына тән шашырау құбылысымен, яғни молекулалардың барынша ретсіз, әртүрлі тәртіпте орналасуға талпынысымен күресе отырып өз құрылысының бүтіндігі мен тұтастығын сақтап, ұстап тұруға көп мөлшерде қуат жұмсайды. Екінші заңдылықтан шығатын ереженің бірі: өздігінен туатын кез келген удерісте әлемдік энтропия жоғарылай туседі (Л8^ем > 0). Бұл ереже жалпы құбылыстардың барлығына тән болып табылады және оның кез келген жағдайға қатысы бар. Ол өздігінен туатын (спонтанды) үдерісте бос қуаттың төмендеуі сияқты, тем- пература мен қысым тұрақты болғандағы арнайы орта жағдайымен шектеліп қоймайды. Энтропиялық өзгеріс көрсеткіші ақуыздардың құрылымдық деңгейлерінің қуатын анықтауда аса маңызды рөл атқарады.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *