МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ ТЕРМОДИНАМИКИ В ЭКОЛОГИИ
1 Тульский институт управления и бизнеса им. Н.Д. Демидова2 Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого3 Российская музыкальная академия им. Гнессиных Статья в формате PDF 305 KB 1. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. – М.: Из-во «Мир», 1990. – 342 с. 2. Пригожин И. От существующего к возникающему. – М.: Из-во «УРСС», 2002. – 287 с. 3. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры. Устойчивость и флуктуации. – М.: Из-во «Мир», 1973. – С. 28–29. 4. Терехина Л.А., Федоров А.Я., Фадеева Е.О. Экология. – Т.: Из-во «ТГПУ», 2002. – С. 23–25. 5. Алексанан Г.Г. Макрокинетика химических реакций в турбулентных потоках: автореф. дис. ... д-ра физ.-матем. наук. – М., 2003. – 35 с. 6. Рытов Б.Л., Федоров А.Я., Алексанян Г.Г., Берлин Ал. Ал. Макрокинетические закономерности быстрых химических реакций в турбулентных потоках. – Докл. АН СССР. – 1995. – Т. 342, № 4. – С. 404–406. 7. Фритьоф Капра. Паутина жизни. – М.: Из-во «София», 2002. – С.109–110. 8. Dantzig T. The Language. – N.: «pab – pabshing», 1954. – P. 35–41. 9. Daly H. Ecological Tax Reform. – N.: «pab – pabshing», 1995. – P. 108–124. 10. Davidson M. Uncommon Sense: The Life and Though of Ludwig von Bertalanffy // Los Angeles. – 1983. – Р. 342. 11. Кулинский В.И. Активные формы кислорода и оксидативная модификация макромолекул: польза вред и защита // Соросовский образовательный журнал. – 1999. – Т. 1, № 38. – С. 2. 12. Владимиров Ю.А., Азизова О.А., Деев А.И., и др. Свободные радикалы в живых системах // Итоги науки и техники. Сер. Биофизика. – 1991. – Т. 29. – С. 32–38. 13. Кулинский В.И., Колесниченко Л.С. // Успехи соврем. биологии. – 1993. – Т. 113. – С. 107–122. 14. Зефиров А.Л. Везикулярная гипотеза освобождения медиатора в синапсе // Соросовский образовательный журнал. – 2000. – Т. 6, № 9. – С. 10.
Если техническая система состоит из нескольких частей, полная энтропия равна сумме энтропий этих частей. Изменение энтропии dS, следовательно, распадается на производство энтропии diS, вызываемое изменениями внутри системы, и поток энтропии deS, возникающий за счет взаимодействия с внешней средой. Поэтому:
dS = diS + deS. (1)
Интересующие нас системы могут быть как открытыми, так и замкнутыми [1]. Замкнутая система может обмениваться с внешней средой энергией, но не веществом. Классическая термодинамика основана на определении:
(2)
где Т – абсолютная температура; dQ – приращение тепла. В наших обозначениях это соотношение имеет вид:
(3)
При протекании необратимых процессов, таких, как химические реакции, производство энтропии не исчезает, и мы приходим, согласно уравнениям (1-4), к классическому неравенству Карно – Клаузиуса:
(4)
Последние достижения в области физики и химии делают все более затруднительным принятие представлений о необратимости [2–4], выраженным вторым законом термодинамики. Необратимость играет важную конструктивную роль в процессах, представляющих первостепенный интерес для столь различных областей науки, как биологии, так и космологии. Возможность возникновения самоорганизации (т.н. диссипативных структур) в ситуациях, далеких от равновесия, осознание роли необратимости в эволюции всей Вселенной в целом – все это свидетельствует о том, что второе начало термодинамики по своему хаpaктеру более фундаментально, чем принято считать. При современных требованиях к химическому производству оптимизация, равно как и разработка новых технологических процессов, должна проводиться с учетом трех основных моментов: безопасность экологическая чистота и эффективность производства [5-6].
Рассмотрим химическую систему, описывающую некоторый процесс полимеризации. Полимеры образуются из молекул А и В, поступающих в систему. Пусть полимер имеет следующую молекулярную конфигурацию:
А В А В А В ….
Предположим, что реакции, приводящие к образованию полимера, автокаталитические. Если происходит сбой и образуется модифицированный полимер:
А В А А В В А В А…,
то он может размножаться в системе в результате модифицированного автокаталитического механизма. Манфред Эйген предложил интересные модели, позволяющие описывать такие эффекты, и показал, что в идеальных случаях система стремится к оптимальной устойчивости относительно появления ошибок в редупликации полимеров [7–8]. В основе модели Эйгена лежит идея «перекрестного» катализа: нуклеотиды производят протеины, которые в свою очередь производят нуклеотиды (рисунок). Возникает циклическая схема реакций, получившее название гиперцикла. Когда гиперциклы конкурируют, они обнаруживают способность, претерпевая мутации и редупликацию, усложнять свою структуру.
Каталитический цикл
В то время как Пригожин и Хакен изучали феномен самоорганизации, исследуя физические и химические системы, которые проходят через точки неустойчивости и образуют новые формы порядка, биохимик Манфред Эйген применил ту же концепцию, пытаясь пролить свет на тайну происхождения жизни. Согласно традиционной версии теории Дарвина, живые организмы выделялись из «молекулярного хаоса» случайно, в процессе беспорядочных мутаций и естественного отбора.
Манфред Эйген, нобелевский лауреат и директор Института физической химии имени Макса Планка в Геттингене, в начале 70-х предположил, что возникновение жизни на Земле стало возможным благодаря процессу нарастающей организации в далекой от равновесия химической системе, с образованием гиперциклов многочисленных цепей обратной связи. Фактически Эйген постулировал добиологическую фазу эволюции, в ходе которой в молекулярном виде происходят процессы отбора, выражающие «свойства вещества в особых системах реакций», и ввел понятие молекулярной самоорганизации для описания этих добиологических эволюционных процессов.
В молекулярной самоорганизации довольно часто участвует кислород, основное количество которого – O2 (95-98 %), расходуется на выработку энергии и окислительный катаболизм субстратов. Относительно небольшая часть (2–5 %) переходит в активные формы кислорода (АФК) [9–11] и затем частично используется для оксидативной модификации (МО) макромолекул. Это означает, что во всех клетках и всех их частях происходит образование АФК и МО макромолекул всех классов: нуклеиновых кислот, белков и липидов.
Для исследования роли везикул (секреторных гранул) в процессе межклеточной сигнализации проводят исследования на самых разнообразных объектах : межнейронных синапсах центральной нервной системы, нервно – мышечных синапсах электрическом ската, мозговом солее надпочечников, нейронов гипоталамуса и гипофиза [12-14].
Статья в формате PDF
110 KB...
02 07 2026 16:26:33
Статья в формате PDF
156 KB...
01 07 2026 15:41:55
Статья в формате PDF
91 KB...
30 06 2026 1:31:12
Статья в формате PDF
153 KB...
29 06 2026 23:23:32
Статья в формате PDF
112 KB...
28 06 2026 1:29:17
Статья в формате PDF
295 KB...
27 06 2026 21:20:41
Статья в формате PDF
103 KB...
26 06 2026 14:11:40
Статья в формате PDF
266 KB...
25 06 2026 13:23:14
Статья в формате PDF
118 KB...
23 06 2026 22:57:12
Статья в формате PDF
104 KB...
22 06 2026 13:21:47
Статья в формате PDF
102 KB...
21 06 2026 10:10:44
Статья в формате PDF
505 KB...
20 06 2026 20:32:26
Статья в формате PDF
123 KB...
19 06 2026 21:27:49
Статья в формате PDF
107 KB...
18 06 2026 9:49:21
Статья в формате PDF
98 KB...
17 06 2026 10:12:37
Ранее изучение химии способствует формированию у школьников целостного представления о природе, её материальном единстве, взаимосвязи живого и неживого, взаимообусловленности природных процессов. Приведены результаты 12-летнего эксперимента авторов по преподаванию химии с 7-ого класса, анонсированы программа и учебник «Волшебная химия. 7 класс», который создается в соавторстве с Заслуженным учителем России О.С. Гарбиеляном.
...
16 06 2026 11:32:24
Статья в формате PDF
123 KB...
15 06 2026 2:50:52
Статья в формате PDF
114 KB...
14 06 2026 19:36:13
Статья в формате PDF
101 KB...
13 06 2026 4:18:17
Статья в формате PDF
123 KB...
12 06 2026 2:13:24
Статья в формате PDF
117 KB...
11 06 2026 7:40:52
Статья в формате PDF
91 KB...
10 06 2026 9:42:54
Статья в формате PDF
307 KB...
09 06 2026 21:47:42
Статья в формате PDF
113 KB...
08 06 2026 8:38:40
Дана оценка современным физико-химическим методам исследования для контроля, сертификации и гигиенической оценке безопасности нономатариалов. Разработаны методики определения ряда тяжелых металлов в биологических средах, которые утверждены МЗ РФ и Роспотребнадзором РФ и могут быть использованы для оценки безопасности наноматериалов.
...
07 06 2026 16:45:51
Статья в формате PDF
111 KB...
06 06 2026 13:48:54
Статья в формате PDF
168 KB...
05 06 2026 16:26:23
В основе современной научной теории патологии должны лежать фундаментальные философские принципы бытия материи, из которых выводятся и обосновываются ее основные положения. В данной работе проведен анализ принципа подобия как частного выражения философского принципа субстанциального единства мира. Делается вывод, что один общий биологический процесс лежит в основе как нормальных, так и патологических явлений: приспособление есть сущность болезни.
...
04 06 2026 10:36:30
Статья в формате PDF
100 KB...
03 06 2026 8:50:12
Изучение иммунитета при стрессе является правомерным в оценке адаптивных систем организма и его резервных возможностей. На основании анализа функциональных возможностей иммунитета можно воздействовать на адаптивные системы и прогнозировать течение стресс-реакции.
...
02 06 2026 19:22:51
Статья в формате PDF
107 KB...
01 06 2026 2:34:40
Статья в формате PDF
217 KB...
31 05 2026 16:59:59
Статья в формате PDF
104 KB...
30 05 2026 8:37:47
Статья в формате PDF
199 KB...
29 05 2026 9:42:33
Статья в формате PDF
113 KB...
27 05 2026 12:59:42
Статья в формате PDF
87 KB...
25 05 2026 6:10:34
Статья в формате PDF
111 KB...
24 05 2026 9:12:57
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
