Пригожин принципі

Пригожин принципі- тепе тең емес процестер термодинамикасы

Ашық системадағ ы қ айтымсыз процестердің «Сызық тық термодинамикасының» негізін салушы ғ алымдардың бірі И. Пригожин (бельгиялық физик, химик, 1947 ж.) «... системаның стационар кү йі экстремальдық принциппен сипатталынады» деді. Кейіннен ол принцип «Пригожин теоремасы» болып қ алыптасты: «Сыртқ ы параметрлері межеленген ашық системаның стационар кү йіндегі энтропияның уақ ыт аралығ ындағ ы ө згерісі тұ рақ ты, шамасы минимальды (болмашы, ө те аз) болады».

Бұ л теоремадан тө мендегідей де қ орытынды шығ ады. Егер система, кейбір себептермен, стационар кү йден ауытқ ыса, онда бұ л процесс системаның энтропия шамасының ө згеріс жылдамдығ ы ө те аз мә нге жеткенше жү реді

Тепе-тең дік емес термодинамикасында стационар кү й ерекше орын алады. Термодинамикалық тепе-тең діктің жоқ болуына қ арамастан жү йенің ұ зақ уақ ыт бойына ө зінің кейбір физикалық жә не химиялық қ асиеттерін сақ тап тұ ру қ асиеті стационар кү й деп аталады.

Стационарлық кү й ашық жү йеге тә н болады. Жү йе стационарлық кү йге ие болу ү шін ол жү йеге сырттан зат жә не энергия келіп тү суі керек те, сонан кейін жү йеден сыртқ а зат пен энергия шығ ып отыруы керек. Олай болса, биологиялық организм стационар кү йде болады. Ө йткені, биологиялық организм ү немі ө зін қ оршағ ан ортадан зат пен энергия алады жә не оларды қ оршағ ан ортағ а шығ арып отырады. Стационар кү йде қ айтымсыз процестер жү реді. Бұ л қ айтымсыз процестер энтропияның ө суіне ә келіп соқ тырады. Осығ ан қ арамастан биологиялық организмнің жалпы энтропиясы ө згеріссіз қ алады. Стационарлы кү йдегі ішкі жү йенің энтропиясы қ оршағ ан ортадағ ы энтропиямен тең еледі (орны толады). Сондық танда жү йедегі жалпы энтропия ө згеріссіз қ алады:

dS= dіS+ dеS=0

Ашық биологиялық жү йенің термодинамикасын негізін қ алаушы–лардың бірі Берталанффи мұ ндай стационарлы кү йді ағ ынды (проточный) тепе-тең дікті кү й деп атады. Мұ ндағ ы dіS-жү йедегі қ айтымсыз процестердің ә серінен энтропияның ө згеруі; dеS-биологиялық жү йенің ө зін қ оршағ ан ортамен ә серлесуі нә тижесінде энтропияның ө згеруі. Процестердің қ айтымсыздығ ы энтропия ө згері–сінің ө суіне (dіS> 0) ә келіп соқ тыратын болса, кү йдің стационарлығ ы энтропияның ө згеріссіз қ алуына ә келіп соқ тырады, яғ ни dS=0. Олай болса dеS =dS-dіS< 0 екенін байқ ар едік. Бұ л тең сіздік биологиялық жү йеге келіп тү сетін заттар энтропиясының (dеS) жү йеден шығ ып кететін заттардың энтропиясынан (dіS) кем екенін кө рсетеді. Сонымен биологиялық жү йе ү шін энтропия ө зі (S-const) тұ рақ ты болғ анмен, оның (жү йесінің) ортадан алатын энтропиясының ө згеруі dеS< 0, ал жү йенің ортағ а шығ арып жіберетін затының энтропиясының ө згеруі dіS> 0 болады. Осыдан биологиялық организм мен қ оршағ ан ортаның энтропиясы ө скенімен, жалпы организмнің (биологиялық жү йенің) энтропиясы тұ рақ ты болып қ алады (S-const). (1) формуланы тү рлендірсек: dS= dіS+ dеS

dt dt dt

Бұ л формуланы Пригожин формуласы деп атайды. Бұ л ө рнек организм мен сыртқ ы ортаның энтропия алмасуының тең дігін кө рсетеді. Ал стационар кү й ү шін S-const, dS/Δ t=0 екенін ескерсек, онда

dіS=- dеS

dt dt

Пригожин формуласынан кө ріп отырғ анымыздай стационар кү й ү шін энтропия ө згерісі нө лге тең болмайды. Бұ дан стационар кү йде (яғ ни биологиялық жү йеде) заттар алмасуы ү здіксіз болып тұ рады.

Ашық жү йелердің стационар кү йін тұ рақ ты жә не тұ рақ ты емес деп бө луге болады. Тұ рақ ты стационар кү й энтропия ө згерісі жылдамдығ ының ең аз мә ніне ие болады. Тірі организм тұ рақ ты стационар кү йдің бір дә лелі бола алады. Егер сыртқ ы ортаның ө згеруіне (айталық қ ысымның, температураның) байланысты организм стационарлық кү йде тұ ра алатын болса, онда организм осы ортағ а ү йренеді де (адаптацияланады) ө мір сү ре береді. Ал қ оршағ ан ортаның ө згеруіне байланысты организм стационарлық кү йден ауытқ ып кететін болса, онда организм ө мір сү руін тоқ татады.

Пригожин ө рнегі организм мен сыртқ ы ортаның энтропия алмасуының тең дігін кө рсетеді.Ал стационар кү й ү шін S=conct, ds/dt =0 екенін еске алсақ 〖 ds〗 _i/dt=- ds/dt бұ дан кө ріп отырғ анымыздай стационар кү й ү шін энтропия ө згерісі нө лге тең болмайды, стационар кү йде заттар алмасуы ү здіксіз жү ріп отырады. Сыртқ ы ө лшемдер анық болғ ан кездегі стационарлық куйдегі жү йедегі энтропияның ө ну жылдамдығ ын уақ ыт бойынша тұ рақ ты жә не кө лем боййынша кіші. Егер жү йе қ андайда бір себеппен стационарлық кү йден шығ арылғ ан болса энтропия ө суінің ү лестік жылдамдығ ы ең кіші мә нге ие болмайынша ө згере береді. Тұ рақ ты жағ дайда Пригожин принципі орындалады. Биожү йеде энтропия бағ асы оң жә не минимальді. Тек қ ана тұ рақ ты жағ дайда орындалады.