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
111 KB...
25 04 2024 16:14:34
Статья в формате PDF
106 KB...
24 04 2024 21:26:17
Современные социально-экономические преобразования в стране и переход на качественно новые требования к оказанию медицинской помощи диктуют необходимость анализа и разработки новых организационные форма работы медицинских учреждений, которыми призваны быть Центры здоровья. Но в связи со множеством проблем в нашей системе здравоохранения, остается множество вопросов связанных с программой развития Центров здоровья. В статье рассматриваются проблемы связанные с созданием и развитием таких центров в Росси. Затрагиваются вопросы финансирования здравоохранения в целом и Центров здоровья в частности. Существующая система российского здравоохранения действует в условиях жесткого финансового дефицита, что отражается на качестве предоставления медицинских услуг. В цифрах же – в 2007 году бюджет здравоохранения в России составил 5,4% ВВП, при этом в других развитых странах – около 10% (Германия – 10,4%, США – 15,7%). Расходы на здравоохранение в физическом выражении на человека в год в 2007 году в России составили 493 долл. США, при этом в том же году в США – 7,285 долл., в Германии – 4,209. В связи с этим вопрос создания Центров здоровья в России остается открытым.
...
22 04 2024 18:45:11
Статья в формате PDF
97 KB...
21 04 2024 9:37:46
Целью настоящего исследования явилось изучение показателей перекиcного окисления липидов в гомогенатах печени, почек и легких крыс в динамике ингаляционного воздействия полиметаллической пылью, содержащей естественные радионуклиды.
Полученные нами данные показали, что при пролонгированном ингаляционном поступлении полиметаллической пыли, содержащей природные радионуклиды, в легких, печени и почках крыс происходит активация процессов ПОЛ. Обращает на себя внимание разные сроки начала аккумуляции катаболитов ПОЛ: в легких – на 7 сутки, в печени и почках – на 30 сутки. Выявление хаpaктера нарушений окислительного метаболизма доказывают необходимость ранней коррекции нарушения окислительного метаболизма при пролонгированной экспозиции полиметаллической пыли, содержащей природные радионуклиды.
...
19 04 2024 11:43:30
Статья в формате PDF
119 KB...
18 04 2024 1:23:23
Статья в формате PDF
92 KB...
17 04 2024 15:52:29
Статья в формате PDF
101 KB...
16 04 2024 20:27:17
Статья в формате PDF
130 KB...
15 04 2024 3:37:21
Статья в формате PDF
134 KB...
14 04 2024 4:46:51
В статье рассматривается вопрос долговременного архивного хранения угасающих документов. Проанализированы сложности, возникающие при их микрофильмировании. Предложена методика предварительной компьютерной обработки сканированных изображений таких документов, обеспечивающая повышение качества их визуального восприятия до требований государственного стандарта к микрофильмируемым оригиналам. Обработанные изображения в дальнейшем могут быть выведены на фотоплёнку с использованием COM-систем (Computer Output Microfilm), либо распечатаны на бумажный носитель и микрофильмированы обычным способом.
...
13 04 2024 6:16:49
Статья в формате PDF
99 KB...
12 04 2024 20:28:34
Статья в формате PDF
196 KB...
11 04 2024 7:56:36
Статья в формате PDF
262 KB...
10 04 2024 10:27:31
Статья в формате PDF
97 KB...
09 04 2024 21:50:20
Статья в формате PDF
143 KB...
08 04 2024 16:22:28
Статья в формате PDF
112 KB...
07 04 2024 10:43:29
Статья в формате PDF
97 KB...
06 04 2024 18:55:28
Статья в формате PDF
118 KB...
05 04 2024 19:22:37
Статья в формате PDF
134 KB...
04 04 2024 12:12:59
Школьная научно-исследовательская деятельность – это сочетание приемов и методов, направленных на решение актуальных проблем, которые служат активизации познавательной деятельности учащихся. Научно-исследовательская работа учащихся – это пpaктическая работа поискового хаpaктера, которая способствует расширению знаний учащихся, развитию их пpaктических умений. В процессе создания естественнонаучных проектов у школьников возрастает познавательный интерес к общим законам природы, стремление к приобретению обширных знаний, обогащается умственная деятельность учащихся, развивается умение мыслить творчески.
...
03 04 2024 9:11:21
Статья в формате PDF
129 KB...
02 04 2024 19:14:33
Статья в формате PDF
279 KB...
31 03 2024 0:44:13
Статья в формате PDF
132 KB...
30 03 2024 10:35:22
Научно-технический прогресс приносит новый блага цивилизации и ставит новые проблемы перед ней. Автомобильный трaнcпорт дал людям высокую степень мобильности и комфорта, за которые, однако, приходится расплачиваться ухудшением экологии. В статье изучена динамика роста численности автомобильного и грузового трaнcпорта в городе Сочи и тот ущерб, который трaнcпорт наносит экологии сочинского региона.
...
29 03 2024 17:58:44
Статья в формате PDF
220 KB...
28 03 2024 2:51:18
Статья в формате PDF
276 KB...
27 03 2024 6:40:26
Статья в формате PDF
120 KB...
26 03 2024 16:19:52
При выборочной обработке произрастающих деревьев первым действием всегда является отбор их по качеству древесины. В связи с этим цель статьи – показать методологическую возможность разработки и уточнения системы акустических показателей древесины (САПД) применительно к действиям отбора растущих деревьев для последующей механической обработки древесины.
...
25 03 2024 20:50:36
Статья в формате PDF
139 KB...
24 03 2024 19:27:11
Статья в формате PDF
78 KB...
23 03 2024 1:28:54
Статья в формате PDF
129 KB...
21 03 2024 10:18:51
Статья в формате PDF
159 KB...
20 03 2024 2:36:10
Статья в формате PDF
113 KB...
19 03 2024 7:23:38
Статья в формате PDF
101 KB...
18 03 2024 1:58:25
Статья в формате PDF
110 KB...
17 03 2024 14:48:50
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 ::
