Сравнительная характеристика стационарного состояния и термодинамического равновесия.

Состояние системы, при котором ее параметры не изменяются в течении длительного времени, но происходит обмен веществом и энергией с окружающей средой, называют стационарным.

В стационарном состоянии свободная энергия и работоспособность системы постоянны, а в состоянии ТД равновесия они минимальны.

В СС энтропия постоянна, а в ТД равновесии она максимальна.

В СС существуют градиенты переменных и могут протекать ТД процессы, а в состоянии ТД равновесия градиенты и процессы отсутствуют.

Если на систему наложены ограничения, препятствующие её переходу в состояние ТД равновесия, она переходит в СС.

В стационарном состоянии, близком к равновесию, продукция энтропии минимальна. Теорема Пригожина представляет собой критерий эволюции системы к стационарному состоянию и показывает, что вблизи ТД равновесия невозможны колебательные процессы. В процессе развития и роста организмов скорость продуцирования энтропии непрерывно снижается и достигает минимальных значений в конечном стационарном состоянии.

Отличие стационарного состояния от равновесного заключается в том, что в этом состоянии макроскопические процессы не прекращаются, как в случае равновесного состояния, а идут с постоянной скоростью.

Термодинамический подход к анализу сопряжённых процессов. Связь между потоками, движущими силами и скоростью продуцирования энтропии при сопряжении. Соотношения Онзагера. Биологические примеры сопряжённых процессов.

В живых системах градиенты определяют потоки. Градиенты, вызывающие в системе потоки веществ, теплоты, зарядов, называются ТД силами и обозначаются Х. Потоки (или суммарная скорость соотв потоков) обозначаются J. Между движущими силами и потоками существует взаимосвязь, при которой увеличение (уменьшение) движущей силы вызывает соответствующее увеличение (уменьшение) скорости процесса.

Теория Онзагера: diS / dt = (1/Т)Х J > 0,где

Х – ТД силы, действующие в системе интенсивные факторы, представляющие собой разнообразные градиенты (температуры, давления, концентрации, электрического потенциала, химического потенциала и др.)

J – обобщенные потоки, вызываемые этими силами, это могут быть потоки тепла, вещества, электрических зарядов и т.д.