Biofizika kitob yangisi 2013. doc

 
§ 6.2. Biologik tizimlarda energiyaning saqlanish qonuni 
Biologik tizimlar ochiq tizimga kiradi, chunki tashqi muhitdan qabul qilingan 
mahsulot hisobiga organizm rivojlanadi va yashaydi, ya’ni modda almashinuvi 
doimo yuz berib turadi. Umuman tirik organizm stasionar holatda bo’lmaydigan 
rivojlanuvchi tizimdir. Ammo odatda kichik vaqt oralig’ida biologik tizimlar 
holatini stasionar holat deb olish mumkin. Stasionar holatda bo’lganda tizimning 
turli qismlaridagi parametr-larning qiymatlari odatda bir-biridan farq qiladi: odam 
tanasining turli qismlari harorati, biologik membrananinng turli qismlaridagi 
diffuziyalanuvchi molekulalar konsentrasiyasi va hokazolar. Shunday qilib, tizim 
PDF created with pdfFactory Pro trial version 
www.pdffactory.com

---

114
ayrim parametrlarining gradiyenti doimiy tutib turiladi, shu sababli kimyoviy 
reaksiyalar o’zgarmas tezlik bilan o’tishi mumkin. Har qanday real termodinamik 
tizim ochiq tizimdir, lekin ma’lum vaqt oralig’ida ideal model yopiq tizim deb 
olish mumkin. Yopiq tizimning atrofidagi jismlar bilan o’zaro ta’sirini batafsilroq 
qarab chiqamiz. Issiqlik jarayonlari uchun energiyaning saqlanish qonuni termo-
dinamikaning birinchi qonuni kabi ta’riflanadi.
Tizimga berilgan issiqlik miqdori tizimning ichki energiyasining o’zgarishiga 
va tizim bajaradigan ishga ketadi. 
A
U
Q
+
∆
=
(6.1) 
Biz tizimning ichki energiyasi deganda, uni tashkil etuvchi zarra-chalarning 
kinetik va potensial energiyalari yig’indisi tushuniladi. Ideal gaz molekulalari 
o’zaro ta’sirlashmaydi, shuning uchun uning potensial energiyasi nolga teng. U 
holda 
U
= Yek bo’ladi. Ichki energiya tizimning holat funksiyasi bo’lib, berilgan 
holat uchun ma’lum qiymatga ega bo’ladi. 
1
2
U
U
U
−
=
∆
(6.2) 
Issiqlik miqdori va ish holat funksiyasi emas, balki jarayon funk-siyasidar. 
Shu sababli 
u
∆
issiqlik miqdori 
∆
siz yoziladi. 
Q
va 
Α
ning juda kichik qiymatlari uchun 
dA
dU
dQ
+
=
(6.3) 
Agar gaz har biri 
i
erkinlik darajasiga ega bo’lgan molekulalardan iborat 
bo’lsa, u holda ichki energiya 
T
C
RT
i
U
V
=
=
2
(6.4) 
Bunda 
R
i
C
V
2
=
o’zgarmas xajmdagi issiqlik sig’imi. 
R
- universal gaz 
doimiysi. Izojarayonlar uchun termodinamikaning birinchi qonuni tadbiq etilsa, 
agarda 
const
V
=
bo’lganda, ya’ni gaz xajmi o’zgarmasa, u ish bajarmaydi. Demak 
(6.3)ni
U
Q
∆
=
yoki 
dU
dQ
=
(6.5) 
yuqoridagi kabi yozish mumkin, ya’ni izoxorik jarayonda gazga berilgan issiqlik 
miqdori, uning ichki energiyasining oshirishga sarflanadi. Agarda 
const
P
=
, bo’lsa, 
ya’ni izobarik jarayonda tenglama ko’rinishi (6.3) formula kabi bo’ladi. Agar 
const
T
=
, ya’ni izotermik jarayonda 
A
Q
=
yoki 
dA
dQ
=
bo’ladi. Tashqi muhit 
bilan issiqlik almashmasa, ya’ni 
O
dQ
=
adiabatik jarayonda bajarilgan ish ichki 
energiya o’zgarishi hisobiga bo’ladi. 
U
A
O
∆
+
=
yoki 
U
A
∆
−
=
dU
dA
−
=
o’zgarmas hajmdagi issiqlik sig’imidan 
tashqari Sr issiqlik sig’imi ham mavjud bo’lib, ular orasida oddiy munosabat bor, 
ya’ni bunga Mayer tenglamasi deyiladi. 
R
C
Cp
V
+
=
(6.6) 
PDF created with pdfFactory Pro trial version 
www.pdffactory.com

---

115
Energiyaning saqlanish qonuni hisoblangan termodinamikaning birinchi 
qonuni jarayonlarning borishi mumkin bo’lgan yo’nalishlarni ko’rsatmaydi. 
Masalan, termodinamikaning birinchi qonuniga binoan issiqlik almashinishda 
issiqlikning issiqroq jismdan sovuqroq jismga o’z-o’zidan o’tishi mumkin 
bo’lganidek, buning teskarisi, issiqlikning sovuqroq jismdan issiqroq jismga o’tishi 
mumkin. Lekin kundalik hayotda ikkinchi
6.1-rasm. Issiqlik mashinasining chizmasi. 
jarayon o’z-o’zidan yuz bermaydi. Masalan, xona ichidagi havoni sovitish hisobiga 
choynakdagi suv o’z-o’zidan isimaydi. 
Termodinamikaning ikkinchi qonuni shu savollarga javob beradi. 
Termodinamika ikkinchi qonunning bir qancha ta’riflari mavjud.
1. Klauzius ta’rifi: issiqlik o’z-o’zidan harorati past jismdan harorati yuqori 
bo’lgan jismga o’ta olmaydi. 
2. Tomson ta’rifi: ikkinchi tur abadiy dvigatel bo’lishi mumkin emas, ya’ni 
bir jismning sovishi hisobiga issiqlikning ishga aylanishi mumkin bo’lgan yagona 
davriy jarayon bo’lishi mumkin emas. 
Issiqlik mashinasida berilgan issiqlik miqdori hisobiga ish bajariladi, lekin 
bunda issiqlikning bir qismi albatta sovutgichga o’zatiladi. 
Issiqlik mashinasining foydali ish koeffisiyenti kuyidagi formula bilan 
hisoblanadi. 
1
Q
A
=
η
(6.6)