Законы термодинамики. Термодинамические потенциалы. Термодинамика линейных процессов

Линейная термодинамика или термодинамика необратимых процессов вблизи равновесия
В классической термодинамике фактор времени не принимается в рассмотрение - время может стремиться к бесконечности. Однако все процессы, протекающие в живом организме, являются функцией времени, при этом скорости процессов значительно различаются между собой. Для условий стационарного состояния в открытых системах полагается, что значения скоростей принимают постоянные значения и не меняются во времени. Это один из важных элементов сходства стационарного состояния и термодинамического равновесия, при котором свойства системы также не изменяются.
Энтропия открытых систем. В изолированной системе эволюция идет в направлении достижения термодинамического равновесия, при котором энтропия стремится к максимуму: S  max, а G = 0, что ведет в конечном счете к деградации системы. В условиях равновесия dS = 0.
Применение II закона термодинамики в его классической формулировке приводит, на первый взгляд, к выводу, что процессы жизнедеятельности идут с нарушением принципов термодинамики. На самом деле, увеличение упорядоченности и усложнение живых организмов в период их роста происходит самопроизвольно. Это сопровождается уменьшением, а не увеличением энтропии, как вытекает из II закона термодинамики в его классическом виде в приложении к изолированным системам. Поскольку живые организмы относятся к открытым системам, то общее изменение энтропии в таких системах dS может происходить независимо либо за счет процессов обмена с окружающей средой (deS), либо вследствие внутренних необратимых процессов (diS): dS = deS + diS
В изолированных системах deS = 0 и тогда:
dS = diS = 0
В клеточном метаболизме можно всегда вычленить две такие группы процессов, которые соответственно отвечают за выработку deS и diS. Например, поступление извне глюкозы, выделение наружу продуктов ее окисления - это deS, а окисление глюкозы в процессе дыхания - diS. В зависимости от соотношения скоростей изменения deS и diS общая энтропия dS открытой системы может со временем либо увеличиваться, либо уменьшаться. Если deS/dt < 0 и deS/dt> diS/dt, то энтропия открытой системы уменьшается dS/dt < 0. Отрицательная величина dS/dt < 0 или приток отрицательной энтропии соответствует оттоку во внешнюю среду положительной энтропии и притоку извне питательных веществ с освобождением в организме заключенной в них свободной энергии.
Если же deS/dt< diS/dt, то dS/dt > 0, что соответствует общей деградации и распаду открытой системы. В условиях стационарного состояния deS/dt < 0 и deS/dt= diS/dt, отсюда dS/dt = 0.