МАЗМЂНЫ

§ 11. Тіршілік жѕне термодинамикалыќ ќђбылыстар

          Тіршілік — материяныњ љмір сџруіндегі кќозѓалыстыњ ерекше тџріне жатады.  "Тіршілік - ќоршаѓан табиѓи ортамен џнемі зат, энергия алмасуында болатын белокты денелердіњ љмір сџруі" - деп тђжырымдаѓан Энгельс аныќтамасын еске тџсірелік.

Белоктар -амин нуклеин ќышќылдарынан тђратын кџрделі зат екені де аян. Кџн сѕулесініњ энергиясынан љсімдіктер клеткасында фотосинтез ќђбылысы орын алатындыѓы бѕрімізге мѕлім, яѓни:

6СО₂ + Н₂О     С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

         Алайда келтірілген реакция тењдеуі оныњ жџру барысынан ешќандай мѕлімет бермейді. Фотосинтез барысын, тљмендегі схема бойынша љрнектеуге болады:

         Схемадан кљріп отырѓанымыздай, фотосинтездердіњ жарыќ бљлігінде ќозѓан электрондар, екі тџрлі љзгерістіњ бастаушысы, яѓни су гидролизініњ

2Н₂О=О₂+4Н

жѕне АТФ ќышкылыныњ АДФ жѕне Ф заттарыныњ тџзілуіне себепші. Мђндаѓы:

                          АТФ — аденозинтрифосфор ќышќылы

                          АДФ - аденозиндифосфор ќышќылы

                               Ф - фосфор ќышќылы.

Ќарањѓы бљлікте, АТФ ыдырауынан бљлінген энергия жѕне кџн сѕулесініњ энергиясы, кљмірсулар тџзу реакциясынан жџзеге асырады. Жыл сайын жер бетінде љсімдіктер дџниесі 170 млрд. тонна кљміртегін кљмірсуларѓа айналдырады. Соным

 ен ќатар, љсімдіктер дџниесі, ѕр тџрлі синтезге миллиардтаѓан тонна -азот, фосфор, кџкірт элементтерін ќатыстырады. Ѕйтсе де, фотосинтез - љте баяу жџретін процесс жѕне љсімдік жапыраќтары да фотосинтезге кџн энергиясыныњ небѕрі 1 %-ін ѓана жђмсайды. Энергия берілу нѕтижесінде, љсімдік дџниесі немесе ќарастырылып отырѓан жџйе кџйі љзгеріп, оныњ ішкі энергиясы артуы тиіс. Ал энергия негізінен жылу, жђмыс жѕне сѕуле арќылы беріледі. Жылу, жђмыс аралыѓындаѓы байланыс жабыќ жџйелер џшін тљмендегі тењдеу арќылы беріледі:

                             ∆Ĝ=∆ Н - Т∆S                                       (1)

∆А = ∆U-Т∆S                                        (2)

Мђндаѓы: ∆ G, ∆А - Гиббс жѕнс Гельмгольц энергиялары;  ∆Н, ∆U - жџйедегі энтальпия љзгерісі мен энергия љзгерісі; Т - термодинамикалыќ температура; ∆S - энтропия љзгерісі.

         Ал, жабыќ жџйе дегеніміз - ќоршаѓан ортамен зат алмаспай, тек энергия алмасуы орын алатын дене, организм жѕне т.б.

         Кљптеген оќулыќтарда љздігінен жџретін ќђбылыстар, яѓни дененіњ салќындауы, ќызѓан денеден салќын денеге энергияныњ жылу тџрінде берілуі, жањбырдыњ жаууы т.б. - сол денелер ќђралѓан молекула, бљлшектердіњ љзара белгілі реттілікпен орналасу дѕрежесімен сипатталады. Денедегі молекула не микробљлшектердіњ љзара орналасу реттілігін немесе ретсіздігін баѓалаушы љлшем ретінде энтропия деген ђѓым ќабылданады. Кез келген денені ќђрайтын бљлшектер љзара барынша бейберекет орналасуѓа ђмтылады, яѓни ретсіздік артќандыќтан, энтропия шамасы да артады. Алайда, ауа ќђрамында бейберекет ќозѓалыста жџретін су буы жѕне кљмір ќышќылы газы, љсімдік бойында љзара ѕрекеттесіп, глюкоза тџзеді, яѓни Н₂О жѕне СО₂ молекулаларындаѓы ретсіздік С₆Н₁₂О₆-ѓа ќараѓанда жоѓары. Демек, бђл орайда энтропия кемігендігініњ куѕсі боламыз. Ал егер, жалпы ќоршаѓан орта энтропиясыныњ љзгерісін ескерсек, онда бђл шама артады, яѓни жџйеніњ бір бљлігінде ретсіздік кемуі, яѓни энтропия кемуі, жџйеніњ екінші бљлігінде ретсіздіктіњ артуына ѕкеліп соќтырады. Бђл екеуін салыстыру нѕтижесінде, џнемі энтропияныњ артуын байќаймыз. Келтірілген жаѓдайды тџсіну џшін 4 - суреттегі мысалды ќарастыралыќ.

Жењіл жџктіњ жоѓары кљтерілуі - ауыр жџктіњ тљменге баѓытталуыныњ жѕне олардыњ љзара байланыста болуыныњ ѕсері.

 4-сурет. Энтропия љзгеруініњ мысалы

         Жењіл жџктіњ кљтерілуініњ реакция нѕтижесінде ретсіздіктіњ кемуімен, яѓни энтропияныњ кемуімен сѕйкестендірсек, ол жалпы жџйедегі энтропияныњ артуыныњ, яѓни ауыр жџкіњ тљменге баѓытталуыныњ нѕтижесі. Егер, оларды байланыстыратын жіпті ќиып жіберсек, онда жџкгіњ екеуі де тљменге ќарай баѓытталѓан болар еді. Ал бђл, жоѓарыда келтірілген жаѓдайларда, тек энтропия артуымен сипатталѓан болар еді, яѓни ешќандай фотосинтез реакциясы жџрмегендігіне сѕйкес келген болар еді. Аталѓан энтропия ђѓымын Клаузиус алѓаш ќолданып, оныњ мѕн-мазмђнын Больцман сипаттап, ал Планк - денені ќђрайтын молекула, микробљлшек орналасу ыќтималдаѓы мен энтропия байланысын тљмендегі тењдеу арќылы љрнектеді:

S=k ln W                           (3)

мђндаѓы: S- дене, не организм энтропиясы;  W- дене, не организмді ќђрайтын молекула немесе  бљлшектердіњ орналасуыныњ термодинамикалыќ ыќтималдылыѓы;  k - Больцман тђраќтысы.

         Бђл мѕселелердіњ айтыуыныњ себебі, адамзат баласы іс-ќимыл ќарекетініњ нѕтижесінде, љзін ќоршаѓан орта денелер жиыныныњ реттілігін бђзады, яѓни оныњ энтропиясын љзгертеді. Ал энтропия љзгерісі – энергия љзгерісіне, оныњ ауысуына ѕкеліп соќтыратындыѓы мѕлім. Мысалы, кљмірді жаќќанда, химиялыќ реакция нѕтижесінде жылу бљлініп, тџзілген кљмір ќышќыл газы мен су буы орта энтропиясын арттырады. Жањбыр жаууы џшін-љзен, кљл, мђхит сулары, кџн сѕулесініњ энергия нэтижесінде буланып, ѕуе кењістігіне ђшады. Љз энергиясыныњ біршама бљлігін ќоршаѓан ортаѓа жылу тџрінде береді де, ол жердіњ энтропиясын кемітеді. Ал жалпы, энтропия, энергия љзгерісініњ артумен сипатталады. Демек, ќоршаѓан табиѓи ортаны танып-білуге термодинамикалыќ зањдылыќтарды білу ќажеттілігі де туындайтындыѓы аныќ. Ендеше, тіршілік дегенніњ љзі де, тіршілік иелерініњ ќоршаѓан орта мен зат жѕне энергия алмасу нѕтижесінде орын алатын ќозѓалыстыњ ерекше тџрі.