MAVZU:” TERMODINAMIKA. TIRIK SISTEMALAR TERMODINAMIKASI” МАЪРУЗА РЕЖАСИ: 1.Kirish 2.Termodinamik kattaliklar. 3.Termodinamikaning birinchi qonuni va uning tirik organizmga tadbiqi. 4.Erkin energiya manbalari va ularning ish bajarish usullari 5.Issiqlik balansi tenglamasi. Odam harorati Gomeostazi va uniboshqarish turlari 6.Termodinamikaning ikkinchi qonuni. Uni tirik organizmga tadbiqi 7.Entropiya tushunchasi. Prigojin teoremasi 8.Organizm va a’zo xujayralarida energiya turlari, ularning o’zaro almashinish usullari va qonuniyatlari TERMODINAMIK KATTALIKLAR Termodinamika- jismlar orasida issiqlik almashinuvini va issiqlikni boshqa energiya turlarlariga o’zgarishini o’rganadi. Xar qanday moddiy ob’ekt va jismlar to’plami ko’p miqdordagi zarrachalardan tashkil topgan bo’lsa bunday sistema- termodinamik sistema deyiladi. Termodinamik sistema ochiq va yopiq sistemalarga bo’linadi. BERK SISTEMA T1 ≠ T2 1 2 OCHIQ SISTEMA TERMODINAMIKANING BIRINCHI QONUNI VA UNING TIRIK ORGANIZMGA TADBIQI ∆L L1 L2 Gazning izobarik kengayishida bajargan ishi: A= P ∆V Sistemaga berilgan issiqlik miqdori sistema ichki energiyasini o’zgarishi bilan sistema tomonidan bajarilgan ishga sariflanadi: Q = ∆U + A Q - sistemaga berilgan issiqlik miqdori; ∆U - sistema ichki energiyasini o’zgarishi; A - sistema tomonidan bajarilgan ish. Tirik organizmda bajariladigan ish, entropiya o’zgarish faktori bilan turli ko’rinishdagi biokimyoviy reaktsiya vaqtida yuzaga keladigan ichki energiya o’zgarishi xisobiga bajariladi. Erkin energiya manbalari va ularning ish bajarish usullari Biologik sistemalarda energiyani ishga aylanadigan qismini bilish axamiyatga ega bo’lib u erkin energiya deb ataladi. Jadvalda,f oiz xisobida, energiyani ishga aylangan qismi (yani F.I.K) keltirilgan: Kechadigan jarayonlar F.I.K Glikoliz 36% Fosforlanishdagi oksidlanishda 55% Bakteriyalarni parlanishida 55% Muskullar qisqarishida Fotosintezda 30% 75% ISSIQLIK BALANSI TENGLAMASI. ODAM HARORATI GOMEOSTAZI VA UNIBOSHQARISH TURLARI Issiqlik balansi deb, organizmni tashqaridan oladigan issiqlik miqdori Q1 bilan tashqi muhitga berilayotgan va turli fiziologik jarayonlar uchun sariflanadigan issiqlik miqdori Q2- ning nisbatiga aytiladi: K = Q1/Q2 Qabul qilingan 56,8 g oqsil uchun 140 g yog’ uchun 79,9 g uglevodlar uchun Hammasi bo’lib: Sariflangan 237 1307 335 1879 Kkal Ajralganissiqlikmiqdori 1374 Ajralgangazlar 43 Axlatvasiydik 93 Nafasolingandagibug’lanish 181 Tanasirtidagibug’lanish 237 Tuzatma 11 Hammasi b’lib 1859 Kkal Gomeostaz- organizmni harakterlovchi barcha termodinamik parametrlarni ma’lum bir intervalda- oraliqda o’zgarmas qilib saqlash hossasidir. Oddiy sharoitlarda tananing harorati , organizmning ichki sohasiga qaraganda 3 – 5o C ga past. Jadvalda, kiymsiz 20 daqiqa va 22,8o C harortda, yotgan odamning terisidagi harorti haqidagi ma’lumotlar keltirilgan; to’g’ri ichakdagi har orati 37,5o C ga teng bo’lgan. Tana sohalari Peshona Umrov suyagi (Elka- kurak sohasi) Ko’krakning tepa qismi Do’mg’azadan 2,5 sm yoqorida Yurakning yuqori chegarasi ustida Bel sohasi Qol ikki boshli muskuli (bitsips) Tizza meniski Boldir (Golen) 0yoq tag qismi (Podoshva) Ayoqni bosh barmog’i Qo’l kafti Harorat, oC 33,40 33,60 32,70 34,20 33.30 33.30 32.85 32.35 32,20 30,20 30.95 32,85 ISSIQLIK O’TKAZUVCHANLIK S1 T1 S2 L T2 Q = k (T1 – T2) S t / l bu erda, k- issiqlik o’tkazuvchanlik koeffitsienti; t- vaqt; S- sirt yuzasi; T1 – T2 – temperaturalar farqi; l – sirtlar orasidagi masova NURLANISH, BUG’LANISH, KONVEKTSIYA Nurlanish: Atom va molekulalarning issiqlik harakati xisobiga hosil bo’ladigan nurlanish issiqlik nurlanish deb ataladi. Nurlanish quvvati Stefan- Boltsman qonuniga binoan topiladi: E = σ T4 σ - proportsionallik koeffitsienti, Stefan- Boltsman doimiysi deyiladi va u teng: σ = 5,67 10-12 Vt/sm2 grad4 ; Bug’lanish. Tana sirtidan har bir gram suvni bug’lanishi uchun 0,58 kkal issiqlik miqdori sariflanadi. 19o C dan 31o C gacha bo’lgan harorat oralig’ida qon aylanishini o’zgarish regulyatsiyasi amalga oshganda, bug’lanish tufayli bo’ladigan issiqlik uzatish, umumiy issiqlik uzatishning 20 – 25% ni tashkil qiladi. Konvektsiya. Suyuqlik va gazlarda temperaturalarni vaqt o’tishi bilan teng bo’lib qolishi asosan kovektsiya hodisasi bilan bog’liqdir.Bu hodisada, haroratlarni teng bo’lib qolishi, suyuqlik yoki gazlarning yo’naltirilgan oqimi issiq joydan issiqlik past joyga ko’chadi TERMODINAMIKANING IKKINCHI QONUNI. UNI TIRIK ORGANIZMGA TADBIQI Klauzis ta’rifi: Issiqlik o’z o’zidan harorati past jismdan , harorati yuqori jismga o’ta olmaydi. Tmson ta’rifi: Bir jismni sovishi hisobiga issiqlikning ishga aylanishi mumkin bo’lgan yagona davriy jarayon bo’lishi mumkin emas yoki ikkinchi turdagi abadiy dvigatel bo’lishi mukin emas. Yakkalangan (izolyatsiyalangan) sistemada o’zo’zidan erkin energiyani ortib qolishi mumkin emas. ENTROPIYA TUSHUNCHASI. PRIGOJIN TEOREMASI Termodinamikani ikkinchi qonuni tirik tizimlarga qollash tushinchasiga ega bo’lish uchun entropiya tushunchasiga to’talamiz: Entropiya – grekchadan burilish, o’zgarish ma’nosini anglatadi. Bu tushuncha 1865 yili nemis fizigi Rudolf Klauzis tomonidan kiritilgan. Ishchi modda tomonidan olingan yoki berilgan issiqlik miqdorining issiqlik almashinish jarayonidagi temperaturaga nisbati keltirilgan issiqlik miqdori yoki entropiya deb ataladi: S = Q/T Prigojin teoremasi: Sistemaning statsionar holatida ichki muvozanatsiz holatlar (diffuziya, issiqlik o’tkazuvchanlik, ximiyaviy reaktsiyalar ) shunday o’tadiki, entropiyaning xar bir sekundagi o’zgarishi minimumga ega bo’ladi. Shunday qilib tirik organism entropiyasi uning tarkibiga kiruvchi sistemalar tartibsizligining o’lchovidir. Atrof muxitning tartibsizligi ortib borishi bilan organizmda unga moslashuv yoki nisbatan tariblanish yuzaga keladi. Msaslsn: saraton (rak) kasalligini yuzaga kelishida xujayralarni tartibsiz ravishdanko’payib ketishi kuzatiladi. Bu holatda umumiy entropiya o’zgarishi organlarda ichki va tashqi entropiya o’zgarish tezligini o’zaro yig’indisiga teng bo’ladi. ORGANIZM VA A’ZO XUJAYRALARIDA ENERGIYA TURLARI, ULARNING O’ZARO ALMASHINISH USULLARI VA QONUNIYATLARI Yoqorida qayd etkanimizdek, organizmdagi energiya almashinish turlarini bilish, termodinamik sistemalarni holatini o’rganish bilan bog’liq masalalarni echish bolan amalga oshiriladi. Masalan jismni tashqi muxit bilan issiqlik almashinishini o’rganish shuday xullasalarga olib keldi: - birinchidan, texnik ob’ektlarga nisbatan, tirik organism uncha mukammal issig’lik almashgich emas. Ikkinchidan, fiziologik jarayonlar xisobiga, chegaralangan sohada haroratni doimiy ushlab turish, yuksak darajada effektiv va takomillashgan ekan, albatta bu mexanizm tashqi haroratni tebranishlarini ham uddasidan chiqadi. Bioligik sistemaning ichki qismlaridagi statsionar holatlarga o’tishlarga misol qilib. Nerv impulsining generatsiyasi, muskul qisqarishlariva membranadagi tinch holatdan qo’zg’algan holatga o’tishlar va organlarning tashqi faktorlarga moslashuvi misol bo’ladi. Masalan, membrana potentsialini hosil bo’lishi Ki+ va Ko+ ionlari biologik membrana orqali o’tganda ularning kontsentratsiyasi xujayra ichida [K+]i va tashqarisida esa [K]o, ya’ni turlichadir: