![TERMODINAMIKANING IKKINCHI QONUNI. ENTROPIYA.
Termodinamika deganda sistemani tashkil etuvchi jismlarning mikroskopik
tuzilishini hisobga olmaganda ular orasida energiya almashinuvi mumkin bo’lgan
sistemalarni termodinamik sistemalarni qarab chiquvchi fizikaning bo’limi tushuniladi.
Muvozanatlik sistemalar termodinamikasi yoki muvozanat muvozanat holatiga o’tuvchi
sistemalar va nomuvozanatlik termodinamik sistemalar farqlanadi. Nomuvozanatlik
termodinamika biologic sistemalarni ko’rib chiqishda asosiy rol o’ynaydi. Ushbu bobda
termodinamika bilan bir qatorda past temperaturali va qizdirilgan muhitlarni davolashda
qo’llanilishi bn bog’liq bo’lgan m,asalalar shunimgdek termometriya va kalorimetriya
elemrntlari yoritilgan. Termodinamika — termodinamik muvozanat holatida turgan
makroskopik tizimlarning umumiy xossalariga bu holatlar orasidagi o'tish jarayonlari
toʻgʻrisidagi fan. T. fundamental qonun va tamoyillar asosida quriladi. Termodinamikaning
birinchi qonuni - energiyaning saqlanish qonunining termodinamik jarayonlarga
moslashtirilgan versiyasi bo'lib, energiya uzatishning uch turini ajratadi: issiqlik,
termodinamik ish va moddaning o'tkazilishi bilan bog'liq bo'lgan energiya va ularni
funktsiya bilan bog'laydi va bu holati, ichki energiya deb ataladi.
Moddani o'tkazmasdan sodir bo'ladigan termodinamik jarayonning birinchi qonuni
ko'pincha[1] sifatida ifodalanadi.
bu yopiq tizimning ichki energiyasining o'zgarishini bildiradi, tizimga issiqlik
sifatida berilgan energiya miqdorini bildiradi va tizimning uning atrofida bajargan
termodinamik ish hajmini bildiradi. Ekvivalent shundan iboratki, birinchi turdagi doimiy
harakat mashinalari mumkin emas; ish Wuning atrofidagi tizim tomonidan amalga
oshiriladigan narsa tizimning ichki energiyasini talab qiladi kamayadi yoki iste'mol qilinadi,](/media/image/termodinamikaning-ikkinchi-qonuni-entropiya1740page_1.png "TERMODINAMIKANING IKKINCHI QONUNI. ENTROPIYA.
Termodinamika deganda sistemani tashkil etuvchi jismlarning mikroskopik
tuzilishini hisobga olmaganda ular orasida energiya almashinuvi mumkin bo’lgan
sistemalarni termodinamik sistemalarni qarab chiquvchi fizikaning bo’limi tushuniladi.
Muvozanatlik sistemalar termodinamikasi yoki muvozanat muvozanat holatiga o’tuvchi
sistemalar va nomuvozanatlik termodinamik sistemalar farqlanadi. Nomuvozanatlik
termodinamika biologic sistemalarni ko’rib chiqishda asosiy rol o’ynaydi. Ushbu bobda
termodinamika bilan bir qatorda past temperaturali va qizdirilgan muhitlarni davolashda
qo’llanilishi bn bog’liq bo’lgan m,asalalar shunimgdek termometriya va kalorimetriya
elemrntlari yoritilgan. Termodinamika — termodinamik muvozanat holatida turgan
makroskopik tizimlarning umumiy xossalariga bu holatlar orasidagi o'tish jarayonlari
toʻgʻrisidagi fan. T. fundamental qonun va tamoyillar asosida quriladi. Termodinamikaning
birinchi qonuni - energiyaning saqlanish qonunining termodinamik jarayonlarga
moslashtirilgan versiyasi bo'lib, energiya uzatishning uch turini ajratadi: issiqlik,
termodinamik ish va moddaning o'tkazilishi bilan bog'liq bo'lgan energiya va ularni
funktsiya bilan bog'laydi va bu holati, ichki energiya deb ataladi.
Moddani o'tkazmasdan sodir bo'ladigan termodinamik jarayonning birinchi qonuni
ko'pincha[1] sifatida ifodalanadi.
bu yopiq tizimning ichki energiyasining o'zgarishini bildiradi, tizimga issiqlik
sifatida berilgan energiya miqdorini bildiradi va tizimning uning atrofida bajargan
termodinamik ish hajmini bildiradi. Ekvivalent shundan iboratki, birinchi turdagi doimiy
harakat mashinalari mumkin emas; ish Wuning atrofidagi tizim tomonidan amalga
oshiriladigan narsa tizimning ichki energiyasini talab qiladi kamayadi yoki iste'mol qilinadi,")
TERMODINAMIKANING IKKINCHI QONUNI. ENTROPIYA.
Termodinamika deganda sistemani tashkil etuvchi jismlarning mikroskopik
tuzilishini hisobga olmaganda ular orasida energiya almashinuvi mumkin bo’lgan
sistemalarni termodinamik sistemalarni qarab chiquvchi fizikaning bo’limi tushuniladi.
Muvozanatlik sistemalar termodinamikasi yoki muvozanat muvozanat holatiga o’tuvchi
sistemalar va nomuvozanatlik termodinamik sistemalar farqlanadi. Nomuvozanatlik
termodinamika biologic sistemalarni ko’rib chiqishda asosiy rol o’ynaydi. Ushbu bobda
termodinamika bilan bir qatorda past temperaturali va qizdirilgan muhitlarni davolashda
qo’llanilishi bn bog’liq bo’lgan m,asalalar shunimgdek termometriya va kalorimetriya
elemrntlari yoritilgan. Termodinamika — termodinamik muvozanat holatida turgan
makroskopik tizimlarning umumiy xossalariga bu holatlar orasidagi o'tish jarayonlari
toʻgʻrisidagi fan. T. fundamental qonun va tamoyillar asosida quriladi. Termodinamikaning
birinchi qonuni - energiyaning saqlanish qonunining termodinamik jarayonlarga
moslashtirilgan versiyasi bo'lib, energiya uzatishning uch turini ajratadi: issiqlik,
termodinamik ish va moddaning o'tkazilishi bilan bog'liq bo'lgan energiya va ularni
funktsiya bilan bog'laydi va bu holati, ichki energiya deb ataladi.
Moddani o'tkazmasdan sodir bo'ladigan termodinamik jarayonning birinchi qonuni
ko'pincha[1] sifatida ifodalanadi.
bu yopiq tizimning ichki energiyasining o'zgarishini bildiradi, tizimga issiqlik
sifatida berilgan energiya miqdorini bildiradi va tizimning uning atrofida bajargan
termodinamik ish hajmini bildiradi. Ekvivalent shundan iboratki, birinchi turdagi doimiy
harakat mashinalari mumkin emas; ish Wuning atrofidagi tizim tomonidan amalga
oshiriladigan narsa tizimning ichki energiyasini talab qiladi kamayadi yoki iste'mol qilinadi,
shuning uchun bu ish natijasida yo'qolgan ichki energiya miqdori issiqlik sifatida qayta
ta'minlanishi kerak tashqi energiya manbai yoki tizimda ishlaydigan tashqi mashina
tomonidan ish sifatida (shunday qilib tizimning uzluksiz ishlashi uchun.
Kirish
Biz qanday tizimmiz: ochiq yoki yopiq? Maʼlumki, bu falsafaga emas, fizikaga oid
savoldir. Barcha tirik mavjudotlar singari biz ham ochiq tizim hisoblanamiz, chunki modda
va energiyani atrof-muhit bilan almashamiz. Misol uchun, kimyoviy energiyani oziq-ovqat
shaklida qabul qilamiz va harakatlanish, gapirish, yurish va nafas olish kabi ishlarni
bajaramiz.
Biz va atrof-muhit bilan bogʻliq boʻlgan energiya almashinuvlari, shuningdek,
tanamizda sodir boʻladigan barcha energiya almashinuvlari (misol uchun, metabolik
reaksiyalar) ham biz fizika darsliklarida uchratishimiz mumkin boʻlgan gaz molekulalari
yoki issiq va sovuq jismlar oʻrtasidagi energiya almashinuvlari kabi fizika qonunlari
jihatidan bir xil taʼriflanadi. Bu yerda biz ikkita fizikaviy qonun – termodinamikaning
birinchi va ikkinchi qonunlarini koʻrib chiqamiz va ular biz kabi biologik tizimlarga qanday
tegishli boʻlishini bilib olamiz.
Tizimlar va atrof-muhit
Biologiyada termodinamika molekulalar yoki molekulalar jamlanmasida sodir
boʻladigan energiya almashinuvlarini oʻrganadi. Termodinamika haqida soʻz borganda, biz
qiziqqan muayyan bir narsa yoki narsalar (masalan, bitta hujayra yoki katta ekotizim ham
boʻlishi mumkin) toʻplami tizim, tizimdan tashqarida boʻlgan barcha narsalar esa atrof-
muhit deb ataladi.
Misol uchun, siz qozonga suv solib, uni gaz plitasida isitayotgan boʻlsangiz,
bu yerda tizim gaz plitasi, qozon va suv hisoblanadi, atrof-muhit esa qolgan barcha
narsa: oshxonaning qolgan qismi, uy, mahalla, mamlakat, sayyora, galaktika va
koinotni oʻz ichiga oladi. Tizim sifatida nimani tanlash ixtiyoriy (kuzatuvchiga
bogʻliq) boʻlib, siz nimani oʻrganishni istashingizga bogʻliq, siz faqat suvni yoki butun
uyni tizimning bir qismi sifatida olishingiz mumkin. Tizim va atrof-muhit birgalikda
koinotni tashkil qiladi.
Termodinamikada uch xil tizim mavjud: ochiq, yopiq va izolyatsiyalangan.
Ochiq tizim oʻzining atrof-muhiti bilan energiya va modda almashadi. Gaz plitasi
ochiq tizimga misol boʻladi, chunki issiqlik va suv bugʻlanib, havoda yoʻqolib ketadi.
Yopiq tizim oʻzining atrof-muhiti bilan faqat energiya almashadi, modda emas.
Agar yuqorida berilgan misoldagi qozon qopqogʻini zich yopsak, u deyarli yopiq tizim
boʻladi.
Izolyatsiyalangan tizim oʻzining atrof-muhiti bilan modda ham, energiya ham
almashmaydi. Mukammal izolyatsiyalangan tizimni topish qiyin, lekin qopqogʻi zich
yopiladigan maxsus sovitkich idishlar izolyatsiya qilingan tizimga oʻxshaydi. Idish
ichidagi narsalar bir-biri bilan energiya almashishi mumkin, shuning uchun muz biroz
eriydi va ichimlikni sovitadi, ammo tashqi muhit bilan juda kam energiya (issiqlik)
almashadi.
Kirish
Biz qanday tizimmiz: ochiq yoki yopiq? Maʼlumki, bu falsafaga emas, fizikaga oid
savoldir. Barcha tirik mavjudotlar singari biz ham ochiq tizim hisoblanamiz, chunki
modda va energiyani atrof-muhit bilan almashamiz. Misol uchun, kimyoviy energiyani
oziq-ovqat shaklida qabul qilamiz va harakatlanish, gapirish, yurish va nafas olish kabi
ishlarni bajaramiz.
Biz va atrof-muhit bilan bogʻliq boʻlgan energiya almashinuvlari, shuningdek,
tanamizda sodir boʻladigan barcha energiya almashinuvlari (misol uchun, metabolik
reaksiyalar) ham biz fizika darsliklarida uchratishimiz mumkin boʻlgan gaz
molekulalari yoki issiq va sovuq jismlar oʻrtasidagi energiya almashinuvlari kabi fizika
qonunlari jihatidan bir xil taʼriflanadi. Bu yerda biz ikkita fizikaviy qonun –
termodinamikaning birinchi va ikkinchi qonunlarini koʻrib chiqamiz va ular biz kabi
biologik tizimlarga qanday tegishli boʻlishini bilib olamiz.
Tizimlar va atrof-muhit
Biologiyada termodinamika molekulalar yoki molekulalar jamlanmasida
sodir boʻladigan energiya almashinuvlarini oʻrganadi. Termodinamika haqida soʻz
borganda, biz qiziqqan muayyan bir narsa yoki narsalar (masalan, bitta hujayra yoki
katta ekotizim ham boʻlishi mumkin) toʻplami tizim, tizimdan tashqarida boʻlgan
barcha narsalar esa atrof-muhit deb ataladi.Boshqa organizmlar kabi biz odamlar ham
ochiq tizim hisoblanamiz. Bu haqda oʻylaymizmi, yoʻqmi, biz doimiy ravishda atrof-
muhit bilan modda va energiya almashamiz. Misol uchun, tasavvur qiling, bir boʻlak
sabzi yeyapsiz yoki bir sumka yukni koʻtarib ketyapsiz yoki boʻlmasa oddiygina nafas
olib, nafas chiqarib, atmosferaga karbonat angidridni chiqarishni faraz qiling. Sanalgan
barcha holatda ham siz atrofingiz bilan energiya va modda almashinuvini amalga
oshirasiz.
Tirik organizmlarda sodir boʻladigan energiya almashinuvi fizika qonunlariga
boʻysunadi. Shu tufayli ular elektr tarmoqlarining energiya uzatishidan farq qilmaydi.
Keling, termodinamikaning qonunlari (energiya uzatishning fizik qonunlari) biz kabi
tirik mavjudotlarga qaysi jihatdan tegishli ekanligini koʻrib chiqamiz.
Termodinamikaning birinchi qonuni
Termodinamikaning birinchi qonuni juda keng oʻylaydi: u koinotdagi
umumiy energiya miqdorini hisobga oladi, xususan, bu umumiy miqdor
oʻzgarmasligini aytadi. Boshqacha qilib aytganda, termodinamikaning birinchi
qonuniga koʻra, energiyani yaratib ham, yoʻq qilib ham boʻlmaydi. U faqat shaklini
oʻzgartirishi yoki bir jismdan boshqasiga oʻtishi mumkin.Bu qonun mavhum boʻlib
koʻrinishi mumkin, ammo biz yon-atrofimizdagi misollarga qarasak, atrofimizda
doimiy energiya uzatilishi va energiyaning oʻzgarishi sodir boʻlayotganligiga guvoh
boʻlamiz. Misol uchun:
Elektr chirogʻi elektr energiyasini yorugʻlik energiyasiga aylantiradi
(nurlanish energiyasi).
Bir bilyard toʻpi ikkinchisiga urilganda, kinetik energiya uzatadi va ikkinchi
toʻpni harakatlantiradi.
Oʻsimliklar quyosh nuri energiyasini organik molekulalarda saqlanadigan
kimyoviy energiyaga aylantiradi.
Yurganingizda, nafas olganingizda yoki ushbu sahifani yuqoridan pastga
tushirish uchun barmogʻingiz harakatidan foydalanganingizda, oxirgi tanovulingizdan
olgan kimyoviy energiyani kinetik energiyaga aylantirasiz.
Muhimi, ushbu energiya uzatishlarning hech qaysisi mutlaqo samarasiz
ketmaydi. Har bir jarayonda boshlangʻich energiyaning baʼzi qismi issiqlik energiyasi
sifatida chiqariladi. Boshlangʻich energiyaning bir jismdan ikkinchisiga harakatlanishi
natijasida chiqadigan energiya issiqlik energiyasi deb ataladi. Elektr chiroqlari
yorugʻlik bilan birgalikda issiqlik ham hosil qiladi, bilyard koptogida esa ishqalanish
tufayli issiqlik hosil boʻladi, oʻsimlik va hayvonlardagi kimyoviy energiya
almashinuvida ham shunday. Bunday issiqlik hosil boʻlishining nima uchun muhim
ekanligini bizga termodinamikaning ikkinchi qonuni tushuntirib beradi.
Termodinamikaning ikkinchi qonuni
Bir qarashda termodinamikaning birinchi qonuni ajoyib yangilikdek
koʻrinishi mumkin. Agar energiya hech qachon yaratilmasa yoki yoʻq boʻlmasa,
demak, energiya qayta va qayta ishlanadi, shunday emasmi?
Xoʻsh... javob ha va yoʻq. Energiyani yaratib ham, yoʻq qilib ham boʻlmaydi,
ammo u koʻproq foydali shakllardan kamroq foydali shakllarga oʻzgarishi mumkin.
Koʻrinib turibdiki, hayotimizda sodir boʻladigan har bir energiya uzatishida yoki
energiya oʻzgarishida energiyaning bir qismi foydalanib boʻlmaydigan (yaroqsiz)
shaklga oʻtadi. Koʻp hollarda ushbu foydalanib boʻlmaydigan energiya issiqlik shaklini
oladi.
Aslida issiqlikdan muayyan bir sharoitda foydalanish mumkin boʻlsa-da,
ammo u hech qachon 100% samaradorlik bilan (ish bajaradigan) boshqa turdagi
energiyaga aylana olmaydi. Shunday qilib, har doim energiya uzatilganda, foydali
energiyaning maʼlum miqdori foydasiz energiyaga aylanadi.
Issiqlik koinot tasodifiyligini oshiradi
Agar issiqlik ish bajarmasa, unda issiqlik oʻzi nima vazifani bajaradi? Ish
bajarmaydigan issiqlik koinotning tasodifiyligi (tartibsizligi)ni oshirishga yoʻnaladi.
Bu biroz tushunarsiz boʻlib tuyulishi mumkin, shuning uchun bir qadam ortga qaytib,
bu qanday boʻlishi mumkinligini koʻrib chiqamiz.
Agar qoʻlingizda ikkita jism (aytaylik, bir xil metalldan yasalgan ikkita blok-
gʻisht) bor va ular turli haroratda boʻlsin, bunda sizning tizimingiz nisbatan tartibli
boʻladi: molekulalar tezlik boʻyicha taqsimlanadi, sovuqroq jismdagi molekulalar
sekinroq va issiqroq jismdagi molekulalar tezroq harakatlanadi. Agar issiqlik issiqroq
jismdan sovuqroq jismga qarab harakatlansa (oʻz-oʻzidan shunday boʻladi), issiq
jismdagi molekulalar harakati sekinlashadi va sovuq jismdagi molekulalar harakati
tezlashadi, bu holat barcha molekulalar bir xil oʻrtacha tezlikda harakatlanguniga qadar
davom etadi. Endi biz bir xil tezlikda harakatlanadigan molekulalarning bitta katta
toʻplamiga ega boʻldik. Bu bizning boshlangʻich holatimizga nisbatan kamroq tartibli
holat.
Tizimning harorat jihatdan ajralgan konfiguratsiyadan koʻra yuqoridagi kabi
tartibsiz konfiguratsiya tomon harakatlanish ehtimoli statistik jihatdan yuqori (yaʼni
tartibsiz konfiguratsiyaga mos keladigan koʻplab ehtimoliy vaziyatlar mavjud). Bu
haqda termodinamika qonunlari toʻgʻrisidagi videolarimiz va ushbu video orqali ham
koʻproq bilib olishingiz mumkin.
Entropiya va termodinamikaning ikkinchi qonuni
Tasodifiylik va tartibsizlik darajasi entropiya deb ataladi. Har bir energiya
uzatilishi qanchadir energiya miqdorini yaroqsiz shaklga (masalan, issiqlik)
aylantirishini va ish bajarmaydigan energiya, yaʼni issiqlik koinotdagi tasodifiylik va
tartibsizlikni oshirishini bilgan holda termodinamikaning ikkinchi qonunini biologiya
fani nuqtayi nazaridan taʼriflashimiz mumkin: har bir energiya uzatish koinot
entropiyasini oshiradi va ish bajarish uchun yaroqli boʻlgan foydali energiyani
kamaytiradi (yoki ekstremal holatlarda umumiy entropiyani oʻzgarmagan holda
qoldiradi). Boshqacha aytganda, kimyoviy reaksiya yoki oʻzaro bogʻliq reaksiyalar
ketma-ketligi kabi har qanday jarayon koinotning umumiy entropiyasini oshiradigan
yoʻnalishda davom etadi.
Ikkinchi qonunning aql bovar qilmas oqibatlari haqida bilish uchun bu yerni
bosing!
Xulosa qilsak, termodinamikaning birinchi qonuni jarayonlar orasidagi
energiya saqlanishi toʻgʻrisida boʻlsa, termodinamikaning ikkinchi qonuni
jarayonlarning past entropiyadan yuqori entropiya tomon (butun koinotda)
yoʻnalganligi haqida gapiradi.
Biologik tizimlarda entropiya
Termodinamikaning ikkinchi qonuni oqibatlaridan biri shuki, jarayon sodir
boʻlishi uchun u koinot entropiyasini oshirishi kerak. Oʻzimiz kabi boshqa tirik
organizmlar haqida oʻylaganimizda bizda bir qancha savollar uygʻonishi mumkin.
Nahotki, biz moddalarning juda yaxshi tartibga ega toʻplami emasmiz? Tanamizdagi
har bir hujayra oʻz ichki tartibiga ega; hujayralar toʻqimalarni va toʻqimalar organlarni
tashkil qiladi; butun tanamiz bizni tirik ushlab turadigan transport, almashinuv va
