Термодинамиканың екінші заңы және оның биологиялық

Аты-жөні:

Мамандық шифрі,топ нөмірі:

Эссе

Термодинамиканың екінші заңы және оның биологиялық

объектілерге қолданылуы

Бізді қоршаған тіршілікте құбылыстар мен қозғалыстар бірнше топқа бөлінеді. Алғашқы топтағы жұмыстарды жүргізу үшін сырттан күш жұмсалады және ол күштің мөлшері осы жұмысқа тура пропорционалды болуы керек. Мысалға, бір жүкті жоғары көтеру, тұрақты токты пайдаланып суды ыдырату, жер жырту, бір орнынан екінші орынға берілген затты тасымалдау сияқты жұмыстар осы топтағы жұмыстар мен қозғалыстарға дәлел ретінде қаратырсақ болады. Оларды жүргізу үшін күш жүмсау қажет.

Яғни, бұл топтағы жұмыстар өздігінен жүрмейді, сол себеті оларды еріксіз жүргізілетін жұмыстар дейді. Екінші топқа өздігінен жүретін жұмыстар жатады. Бұл жұмыс нәтижесінде сыртқы күшке қарсы жұмыс алынбайды. Оларға мысалы, ешбір кедергісіздік жағдайларындағы горизонталь жазықтықтың үстінде кішкене шардың дөңгелей қозғалуын, сағат маятнигінің тербелмелі қозғалуын айта аламыз. Ал үшінші топтағы жұмыстарға өздігінен, емін-еркін жүретін процестер жатады немесе мұндағы жұмыс нәтижесінде пайда болатын өзгеріске, оған пропорционалды түрде сырттан күш жүмсалмайды. Оған көтерілген жүктің төмен түсуі, тастың құлауы, күшті қышқыл мен күшті негіздің өзара бірін-бірі нейтралдауы, жұмыс істеп түрған гальваникалық злементтегі кез келген химиялық реакциялар көмір, жанар май, газ сияқты отындардың жануы, қопарылғыш заттардың жарылуы, ылғалды атмосферадағы металдың тотықтануы сияқты өмір мен өндірісте жиі кездесетін құбылыстар мен процестер мысал. Үшінші топтағылар оң, ал бірінші топтағыларды теріс жұмыс делінеді, екінші топтағыда жұмыс жоқ.

Термодинамиканың бірінші заңы процестердің бағыты мен теңдік күйіне мағлұмат бермейді. Оны түсіндіру үшін термодинамиканың екінші заңы керек. Термодинамиканың екінші заңы да бірінші заңы секілді адамзат өміріндегі тәжірибелер негізінде туған. Оның қалыптасуына жылу машиналарының пайдалы әсер коэффициентін анықтау, есептеу кезіндегі зерттеулер көп әсер етті.

Термодинамиканың екінші заңы саналатын қорытынды Карноның 1824 жылы “Оттың қозғаушы күші және сол күшті үдететін машина туралы ойлану” деген еңбегінде алғаш ғылыми тұрғыдан көрсетілді. Осы ойды 1850 жылы Клаузиус математикалық өрнекпен дәлелдей келіп, “жылу салқын денеден өздігінен ыстық денеге ауыспайды” деген пікір айтты. Қез келген жұмысты алу үшін күш берілген жүкті әйтеуір бір координатаға өзгертуі, мұндағы күштін ролін абсолюттік температура, ал энтропия деп аталатын ұғым система күйінің жаңа функциясы координата орнына жүреді. Энтропия деген сөзді 1865 жылы Қлаузиус гректің “эн”—“ішкі” және“тропе”— “айналу” деген мағынадағы сөздеріне негіздей отырып, ғылымға енгізген. Демек, энтропия системадағы ішкі өзгерісті, түрленуді көрсететін ұғым екен. Екінші алғышарттың ең бірінші түсіндірмесін 1852 жылы У. Томсон берген еді. Ол математикалық теориясын Фурье құрған жылуөткізгіштік құбылысына назар аударды. Жылуөткізгіштік нақты жылу қозғалтқыштарындағы энергия жоғалтудың себебі болуы мүмкін. «Осылайша, Карно циклі, ендігі жерде барынша мұрат емес, «нақты» цикл XIX ғасырда ашылған екі универсалияның, яғни қуаттың құбылуы мен жылуөткізгіштіктің конвергенция нүктесі болды. Бұл екі жаңалық Томсонды өзінің жаңа қағидатын: табиғатта əмбебап механикалық қуат деградациясы ағымы бар деген қағидатын қалыптастыруға алып келді» теңсіздігінен оң бағыт ретінде оқшауландырылған жүйедегі жылу ыстық бөліктерден суық бөліктеріне көшетін уақыт бағыты алынады. Əрине, бөлектендірілген жүйе – үйкеліссіз механикалық жүйе сияқты функция. Нақты жүйеде энтропия үдей алады жəне азая алады. Алайда энтропияның кез келген деңгейде азаюы сыртқы күштердің қатысуын талап етеді; осының барысында осы жүйемен өзара əрекет ететін сыртқы жүйе энтропиясы үдей түседі. Энтропияның үдеуі ерікті жəне қайтымсыз. Уоддингтон тұжырымы бойынша, энтропияның үдеуі жүйелердің өз еркімен дамуының «уақыт жебесі» болып табылады.