Типы термодинамических систем

Основными характеристиками системы являются масса (т) и внутренняя энергия (ЕР). Масса вещества системы определяется совокупностью масс молекул, из которых она состоит. Внутренняя энергия характеризует общий запас энергии системы и представляет собой сумму энергий теплового движения молекул и энергии взаимодействия между ними.

По характеру обмена веществом и энергией с окружающей средой системы подразделяют на изолированные (рис. 11.3, а), закрытые (рис. 11.3, б) и открытые (рис. 11.3, в). В изолированной системе отсутствует обмен с окружающей средой массой и энергией (Ат = 0; АЕ = 0); в закрытой системе происходит обмен энергией (АЕ Ф 0), но отсутствует обмен массой (Ат = 0) с окружающей средой; в открытой системе происходит обмен с окружающей средой как массой (Ат 0), так и энергией (АЕ * 0). Работа (W) и теплота (Q) — две возможные формы передачи энергии от системы к окружающей среде, и наоборот.

Биологические системы, живые организмы можно рассматривать как открытые термодинамические системы, поскольку в живой клетке непрерывно протекают химические реакции, в которых происходит поступление реагирующих веществ извне, а продукты реакций отводятся. Такой подход к живым организмам позволяет исследовать процессы их развития и жизнедеятельности на основе законов термодинамики неравновесных процессов, физической и химической кинетики.

Рис. 11.3. Основные типы термодинамических систем: а — изолированная; б — закрытая; в — открытая В зависимости от агрегатного состояния вещества, из которого состоят системы, они подразделяются на гомогенные и гетерогенные. В гомогенной системе отсутствуют резкие изменения физических и химических свойств по всему объему системы. Гетерогенная система состоит из двух или более гомогенных частей. Цельная кровь является примером гетерогенной системы, так как представляет собой плазму с клетками — эритроцитами и лейкоцитами.