Биологиялық процестерді зерттеу үшін термодинамиканың бірінші заңының мағынасы
жүктеу/скачать 16,93 Kb.
|
термодинамика мен биология
|
Биологиялық процестерді зерттеу үшін термодинамиканың бірінші заңының мағынасы Барлық биологиялық ағзалар аман қалу үшін энергияны талап етеді. Әлемдегі секілді жабық жүйеде бұл энергия тұтынылмайды, бірақ бір түрінен екіншісіне айналады. Ұяшықтар , мысалы, бірқатар маңызды процестерді орындайды. Бұл процестер энергияны қажет етеді. Фотосинтезде күн энергиясын энергиямен қамтамасыз етеді. Жеңіл энергиялар өсімдік жапырақтарындағы жасушалармен жұтып, химиялық энергияға айналады. Химиялық энергия өсімдік массасын құрастыру үшін қажетті күрделі көмірсулар құруға арналған глюкоза түрінде сақталады. Глюкозада сақталған энергия да жасушалық тыныс алу арқылы босатылуы мүмкін. Бұл процесс өсімдіктер мен жануарлар ағзаларына көмірсулар, липидтер және басқа макромолекулаларда сақталатын энергияға ATP өндірісі арқылы қол жеткізуге мүмкіндік береді. Термодинамиканың бірінші заңы. Термодинамиканың бірінші заңы (кейде оны термодинамиканың бірінші бастамасы дейді) негізінен энергияның сақталу және оның жылу процестеріне түр-лену (айналу) заңы болып есептеледі. Демек, ол жылу мен жұ-мыстың өзгеруіне байланысты. Ал, энергияның сақталу заңы ғы-лымға көптен белгілі. Өйткені табиғаттың осы заңдылығы макросистемалардағы процестерге де, молекула саны аз қатынаса-тын өте кішкене системаларға да қолданылады. Ол, әуелі механи-кадағы жылу мен жүмыс арасындағы қатынастарды зерттеп, анықтау кезінде қалыптасып, бертін магниттік және электрлік энергиялардың байланысын түсіндіру үшін электрлік теорияда қолданылды. Осы айтылған екі жағдайда да жылу алмасу қарас-тырылмай, тек энергияның бір формадан екінші формаға ауысуы ғана алынған. Кез еелген процестердігі системаның ішқі энергия өсімшесі, осы системаға берілген жылу мөлшерінен система аткарған жұмысты азайтканға тен: U=Q-A (11) Бұдан ішкі энергияның өзгеруі процестерді қалай, қандай жолмен жүргізгенге байланысты емес, системаның бастапқы және соңғы күйіне тәуелді екенін көреміз. Бұл, ішкі энергияның система күйінің функциясы екенін дәлелдейді. Егер функцияның мәні күй параметріне ғана байланысты болып, процестің бұрынғы күйімен анықталмаса, онда ол функцияны күй параметріне функциялы деп те айтады. Жылу мен жұмыс мұндай қасиет көрсетпейді, олар система күйінің функциясы емес және процестердщ қалай, қандай жолмен жүргізілгеніне тәуелді. 1 Жылу берілу. Жылу өткізгіштік және сығылу. Калориметрлік әдіс. Гесс заңы. Тірі организмдердегі жылу алмасу түрлері. Температурасы жоғары денеден температурасы төмен денеге жылу беріледі. Яғни жылу берілу бір бағытта жүреді. Мысалы ыстық дене алып оны суық денемен түйістерсек, онгда осы екі дененің температурасы теңеседі. Сонда энергия ыстық денеден суық денеге беріледі. Кері процесс жүруі мүмкін емес. Ендеше бұл қайтымсыз процесс. Жан-жануарлардың организмінен бөлініп шыққан энергия оны қоршаған ортаға таралып кетеді. Осы энергияны өлшеу үшін биологиялық калориметр деген қолданылады. Биологиялық калориметр қабырғалары жылу өткізбейтін камерадан тұрады. Камераға оттегі беріліп отырады, одан яғни камерадан ауа желдеткіш арқылы далаға шығарылады. Су түтіктер арқылы камераға еніп, одан сыртқа шығып жатады. Осы биологиялық камераға мал қамап қойса, онда оның денесінен бөлініп шыққан энергия түтіктен суға беріледі де, судың температурасы көтеріледі. Судың камераға кірердегі және камерадан шығардағы температурасын өлшеп, мал денесінен бөлініп шыққан энергияны табуға болады. Тағамдар тотыққанда бөлініп шығатын энергияны қалай анықтауға болады? Бұл сұраққа 1836 жылы ашылған Гесс заңы жауап береді: Көптеген сатылардан өтіп келген химиялық реакцияның жылулық эффектісі реакцияның жүріп өткен жолына байланысты болмайды, ол тек химиялық жүйенің бастапқы және соңғы күйдегі энергияларының айырмасына байланысты болады. Гесс заңы тамақтың жұғымдылығын анықтау үшін мал дәрігері мен медицинада тамақты өртейді. Ол приборды калоримертлік бомба деп атайды. Сонда бөлініп шыққан жылуды өлшеп алады. Ал осы тамақты адам жеес, онда тамақ организмде биохимиялық реакцияға түсіп, жылу бөліп шығарады. Гесс заңы бойынша осы екі жылу біріне бірі тең болуға тиіс. жүктеу/скачать 16,93 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|