10–maruza termodinamikaning ikkinchi qonuni reja

2.Ochiq sistemalar termodinamikasi elementlari. Hozirgi zamon termodinamikasida berk va ochiq sistemalar ham tekshiriladi. Atrofdagi muhit bilan energiya (masalan, issiqlik almashinishi iuli bilan energiya), masalan, issiqlik almashinishi yo`li bilan almashinadigan sistema berk sistema deb ataladi. Atrofdagi muhit bilan energiyagina emas, balki modda ham almashinadigan sistema ochiq sistema deyiladi. Berk va ochiq sistemalarda beradigan termodinamik prosesslar vaqt birligi ichida entropiyaning ortishi yoki entropiya tezligining o`zgarishi bilan harakterlanadi:
Bunda sistemaning barqaror holati sifatida stasional holat, yani vaqt o`tishi bilan energiyaning kirishi va chiqishi o`zgartirilmay turadigan holat (berk sistemalar uchun) yoki energiya hamda moddaning kirishi va chiqishi o`zgartirilmay saqlab turadi.

Berk sistemada stasionar holat sistemada yuz beradigan qaytmas prosesslar hisobiga entropiyaning ortishi issiqlikning atrofdagi muhitga berilishi bilan to`la muvozanatlashadigan sharoitga to`gri keladi. Natijada entropiya biror o`zgarmas darajada saqlab turiladi: S=const . Entropiyaning o`zgarish tezligi nolga teng bo`ladi:

(71)

Energiyaning ochiq termodinamik sistemada ro`y beradigan aylanish prosesslari atrofdagi muhitda yuz beradigan prosesslar bilan birgalikda ko`rib chiqilishi kerak, atrofdagi muhit esa sistema bilan ham energiya, ham modda almashinuvi yo`li bilan boglangan, shu sababli ochiq sistema uchun entropiyaning o`zgarish tezligini ko`rib chiqar ekanmiz, entropiyaning sistemaning o`zida voke bo`ladigan prosesslar hisobiga o`zgarishi ni ham, atrofdagi muhit bilan almashinuv prosesslari hisobiga o`zgarishi ni ham hisobga olish kerak, yani (Prigojin formulasi) ni nazarda tutish kerak.

Ochiq termodinamik sistemada stasionar holat bulishining sharti entropiya darajasining o`zgarmas bo`lishidir(), bunga esa entropiya o`zgarishining nolga teng tezligi:

(72)
to`gri keladi.

Sistemaning o`zida qaytmas prosesslar yuz berishi natijasida bu sistemaning entropiyasi vaqt o`tishi bilan ortadi: . U holda stasional holatni taminlash uchun sistema tashqi muhit bilan energiya va modda almashinishi kerak, bu almashinish shunday miqdorda va tezlikda bo`lishi kerakki, ular sistema musbat entropiyasining shunday tezlik bilan kamayishini yoki manfiy entropiyasining shunday tezlik bilan ortishini taminlaidigan bo`lsin:

(73)
Bunda manfiy entropiya (neentropiya) deganda, entropiyaning tarqalgan energiyaning tartibli energiyaga qayta aylanishini harakterlaidigan ana shunday miqdori tushuniladi. Negentropiya, masalan, ancha oddiy–kichik molekulyar moddalardan yuqori molekulyar birikmalar sintezida ortadi.
Stasionar holatda turgan ochiq termodinamik sistemada autostabillanishi hossasi, yani sistema parametrlarining tashqi tasirlar natijasida ozroq o`zgarishida ana shu holatda mustaqil ravishda qaytish hossasi bo`ladi. Bu hol sistemada biror tashqi tasir ostida qanday prosesslar yuzaga kelishini oldindan bilishga imkon beradi.
Masalan, moddalarning parchalanish yoki sintezlanish uzluksiz prosesslari boradigan fizik–himiyaviy sistemalar ochiq termodinamik sistemalar jumlasiga kiradi. Tirik organizmlarham ochiq sistemalar termodinamikasi qonunlariga bo`ysunadi, biroq bu holda ularga nisbatan sifat jihatidan ancha yuqori biologik qonuniyatlar tatbiq etiladi. Organizm ochiq termodinamik sistema sifatida olib tekshirilganda asosiy almashinish holati stasionar holat deb qaraladi. Bunda organizmda entropiya darajasi negentropiyasi anchagina bo`lgan yuqori molekulyar ovqat moddalari istemol qilish, oranizmdan entropiyasi musbat bo`lgan destruktiv mahsulotlar chiqarib yuborish, shuningdek atrofdagi muhitga bevosita issiqlik berish yo`li bilan o`zgarmas qilib saqlab turiladi.