Изменение энтропии в биологических системах

Согласно второму началу термодинамики dS_i, обусловленное изменениями внутри системы, никогда не имеет отрицательного значения. Если система изолирована, то dS_е= 0 и dS=dS_i >= 0.

dS_i = 0 в случае обратимых процессов; dS_i >= 0 в случае необратимых процессов.

Введение временного фактора в термодинамические уравнения означает появление в них параметра, способного учесть необратимое развитие реальных термодинамических процессов.

Основной термодинамической характеристикой в линейной термодинамике является скорость продуцировании энтропии во времени. Дифференцируя равенство (23) по времени, получим

dS/dt = dS_i /dt + dS_e /dt

Это соотношение означает, что скорость продуцирования энтропии в открытой системе складывается из скорости увеличения энтропии внутри системы dS_i /dt и скорости обмена системы энтропией с окружающей средой dS_e /dt. Считается, что dS_i /dt >0, тогда как знак dS_e /dt может быть любым, так же как и dS /dt.

Условие dS /dt =0 т.е. dS_i /dt = - dS_e /dt характеризует стационарное состояние открытой системы, при котором продуцирование энтропии в системе dS_i/dt компенсируется оттоком положительной энтропии во внешнюю среду или притоком отрицательной энтропии извне.

В термодинамике линейных необратимых процессов принимается, что стационарное состояние может быть охарактеризовано экстремальным принципом. Такой принцип (его называют также теоремой) был сформулирован И. Пригожиным.

В стационарном состоянии при фиксированных внешних параметрах скорость продукции энтропии в системе постоянна во времени и минимальна по величине. Из этой теоремы следует, что если система по той или иной причине выведена из стационарного состояния, то она будет изменяться до тех пор, пока удельная скорость продукции энтропии не примет наименьшего значения. Другими словами, эволюция открытой системы к стационарному или равновесному состоянию