Теоретические основы биоэнергетики

Обмен веществ (метаболизм), происходящий в живом организме, неразделим с сопутствующим его процессом обмена энергии. Обмен веществ и обмен энергии является самым характерным признаком жизни. Превращения энергии, происходящие в живых организмах, являются предметом биоэнергетики (биотермодинамики).

Основные понятия термодинамики

Термодинамика изучает взаимные превращения различных видов энергии в химических процессах, связанных с переходом энергии в форме теплоты и работы.

Тело или совокупность тел материального мира, обособленных границами раздела от окружающей среды, называется системой. Различают системы гомогенные и гетерогенные. Гомогенная система состоит из одной фазы. Гетерогенная система состоит из двух и более фаз. Фаза – совокупность однородных частей системы, имеющая одинаковый состав во всем объеме, одинаковые химические и физические свойства.

Система, которая не обменивается с окружающей средой массой (веществом) и теплотой, называется изолированной. Если система обменивается и веществом и энергией, то она называется открытой. Если система обменивается с окружающей средой энергией, но не веществом, то она называется закрытой. Живой организм относится к открытому типу систем. Состояние системы определяется совокупностью физико-химических свойств, которыми она обладает в данный момент. Такие свойства называются параметрами состояния (температура, давление, плотность).

Термодинамические функции, значения которых зависят только от состояния системы, называются функциями состояния (S - энтропия, H - энтальпия, G – свободная энергия или энергия Гиббса).

На систему воздействуют внешние параметры: температура, давление, объем, теплота. Процессы, происходящие при постоянной температуре, называются изотермическими. Процессы, происходящие при постоянном давлении, называются изобарными. Процессы, происходящие при постоянном объеме, называются изохорными. Процессы, при которых система не принимает и не отдает теплоты, называются адиабатическими.

Энергия может существовать в различных видах.

Кинетическая энергия – это энергия движения.

Потенциальная энергия – это запасенная энергия.

Внутренняя энергия U – это общий запас энергии (кинетической, кроме энергии движения самой системы, и потенциальной энергии) системы.