Байдуллаева Қазақтіліне аударғандар Н. М. Алмабаева, Г. Е. Байдуллаева, К. Е. Раманқұлов Мәскеу и з д а т е л ь с к а я г р у п п а «гэотар-медиа» 1 9

(12.39) тендеуіндегі бірінші мүше жұмысты береді, ол бір молдің бір күйден 
екінші күйге көшкенде химиялык өзгеріске ұшырауына жұмсалады. Екінші 
мүшені түсіндірейік, берілген көлемде 
Nv / N u = с2І/ с и,
мұндағы 
си
және с2,— 
жүйенің 
1
-ші және 
2
-ші жүйеге сәйкес келетін мольдік шоғыры:
Ъ
RT\n N - R T
I n —
(12.40)
w 
c\t
(бүл мольдік шоғырдың және с, ,-ден 
съ
өзгерісіне жұмасалатын бір мольдің жұ- 
мысы).
Ал үшінші қосынды иондардың бір молінің күйінің өзгерісі кезінде электр 
өрісіне карсы жасалатын жұмысын сипаттайды.
12.6. СТАЦИОНАРЛЫ КҮЙ. ЭНТРОПИЯ ӨНДІРІСІНІҢ 
МИНИМУМДЫ ПРИНЦИПІ
Термодинамиканың жоғарьща қарасытырылған мәселелері тепе-теңдік 
немесе тепе-теңдік күйіне келтіретін үдерістерге қатысты болатын. Мұндағы 
шектеу оқшауланған жүйедегі термодинамикалық үдерістердің бағытын анық- 
тауға мүмкіндік берді.
Табиғаттагы жэне техникадағы жуйелер және нақты удерістер тепе-тең
емес, ал көп жуйелер ашық. Бул удерістер және куйлер тепе-тең емес термоди-
намикада қарастырылады.
Тепе-тендік термодинамикада ерекше күй тепе-тендік күй ретінде карасты- 
рылған сиякты, тепе-тең емес термодинамикада күйлердің стационар жағдайы 
ерекше роль атқарады. Стационарлы күйдегі кайтымсыз үдерістер, яғни жүйе- 
де жүретін үдерістер (диффузия, жылу өткізгіштік т.б.) энтропияны өсірген- 
мен, жалпы энтропия өзгермейді. Мұндай карама-кайшылықты қалай түсінуге 
болады?
Жүйенің энтропиясының 
AS
өзгерісін екі косынды түрінде өрнектейік:
AS
= Д5.+ 
ASe,
(12.41)
мұндағы 
AS
— жүйедегі кайтымсыз үдерістермен жүзеге асыратын энтропия 
өзгерісі; A
Se
— жүйенің сырткы денелермен әсерінен (жүйе аркылы өтетін 
ағындар) жүзеге асыратын энтропия өзгерісі.
Үдерістің қайтымсыздығы 
AS.
> 0 әкеледі, ал күйдің станционарлығынан 
AS =
0; демек A5 = 
AS
— 
AS.
< 0. Бұл жүйеге кіретін өнімдердегі (заттар және 
энергия) энтропия жүйеден кем деген сөз.
Тепе-тендік күйде, жоғарыда атап өткеніміздей, энтропия максимал, 
ал Гиббс энергиясы минимал. Тепе-тендік күйлер үшін И. Пригожин кан- 
дай да бір функцияның мәні экстримал болатынын көрсетті, яғни энтропия 
өндірісінің минимумды принципін түжырымдады: стационарлы күйде кай­
тымсыз үдерістердің әсерінен белгілі сыртқы шарт орындалғанда энтропия- 
ның пайда болу жьшдамдығы минимум мәнге ие болады (dA /dr > 
0
және 
минимал).

Пригожин принципіне сәйкес, жүйедегі станционарлык күйде тепе-тең 
емес үдерістер (диффузия, жылу өткізгіштік, химиялык реакциялар т.б.) жүру 
барысы эр секунд сайын энтропияның өсуі минимал жағдайда өтеді. Бұл, жүйе 
ішкі кайтымсыз үдерістерарқылы станционар күйден шыға алмайды деген сөз. 
Яғни кандай да бір кішкентай ауыткудан (флуктуациядан) жүйе станционар 
күйден ауытқыса, онда ішкі үдерістердің 
dS./dl
кемітуге тырысу жүйені кайта- 
дан осы күйге алып келеді.
Пригожиннің принципі және жоғарыда айтылаған жағдай тек кана сырткы 
шарттардың өзгермеуінің аркасында ғана орынды. Егер сырткы шарт өзгерсе 
(жүйеге кіретін және шығатын ағындар) және сырткы әсерлердің жаңа түрі уа- 
кыт бойынша өзгермесе, онда жүйе бір стационар күйден кетеді және екінші 
күйге көшеді.
Биологиялык жүйедегі стационар күйлердің өзара көшуінің өтпелі үдеріс- 
теріне жүйке импульстерінің генерациясы, бұлшықеттерінің жиырылуы жатады.
Стационарлы күйде жүйенің периодты потенциалдары өзгермейді. Гиббс 
энергиясының тұрактылык шартынан биологиялык мембрананың электрлі 
кернеуі мен оның екі жағындағы иондардың топталуының арасындағы байла- 
нысты түсіндіру үшін колданайық.
Егер Д
G
= 0 болса, онда (12.35) және (12.36) ескерсек тұракты температура 
және қысым үшін (d 7 =
0
және 
dp
= 
0
):
Z ^ d ( V ; = 0, 
(12.42)
/= і
немесе pijdvV, + p
2
d(V2+... = 
0
.
Дербес жағдайда, erep б./Убөлшектер p t химиялык потенциал жүйесі бөлімі- 
не өтсе, онда:
И, d(V, + р
2
dN2 =
0
немесе d2V, = d
N2,
р, = р
2
болғандыктан:
Д р= 0. 
(12.43)
Егер иондар электр өрісі болғанда ауысатын болса, онда (12.43) шартынын 
орнына электрохимиялык потенциалдар үшін:
р ,= Д 2, Д р = 0 . 
(12.44)
(12.43) жэне (12.44) теңдеулерін тепе-тендік жэне станционар күйлердін 
шарттары ретінде карастыруға болады (12.44) шартын тек орталарында тесіп 
өтуге болмайтын кедергілері жоқ бөліктер үшін колдануға болады. Демек био- 
логиялыкмембраналар үшін (12.44) жазуға болады, егер накты иондар мембра- 
налар аркылы өтеді деген және жалпы жүйе тепе-тендік және станционарлы 
күйде болады деген сенім болса.
Мысалы, бізге белгілі, К+ иондар биологиялык мембраналар арқылы өтеді, 
және олардың жасушалар ішіндегі [К+]. жасушалар сыртындағы [К
+ ] 0
шоғыры 
әртүрлі. Сондыктан осы иондар үшін станционар күйге (12.44) шартын колда- 
нуға болады. Мұны (12.38) тендеуін пайдаланып жасайды:

[К+]
Л П п
- —
1
+ Ғ (ф
2
- ф ,) = 0, 
(12.45)
Jo
Z = 1 болғандыктан мұнда ф; және ф
0
жасушаның сәйкес ішкі және сырткы по- 
тенциалдары. фм = ф. — ф
0
белгілеуін енгізіп, (12.45) тендеуінен Нернст тендеуін 
аламыз:
RT
[К+1
ф
- " - _
ғ
іл т і ң
;’ 
<|2-46)
мұндағы фм — Нернст потенциалы.
Бізге белгілі, күрбаканын бұлшыкеттерінің талшыктарындағы калий ио- 
нынын концентрациясынын (шоғыры) катысы [К+]./[К
+ ] 0
= 48 тең. Бұл мәнді 
Нернст тендеуіне койсак, онын потенциалының шамасын табамыз:
8,3-300

жүктеу/скачать 28,1 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: