Εξηγήστε τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής και εξηγήστε γιατί δεν παραβιάζεται από ζωντανούς οργανισμούς;

Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής:η εντροπία αυξάνεται πάντα

Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής δηλώνει ότι η συνολική εντροπία ενός απομονωμένου συστήματος δεν μπορεί ποτέ να μειωθεί με την πάροδο του χρόνου. Τείνει να αυξάνεται, πλησιάζοντας μια μέγιστη τιμή.

εντροπία είναι ένα μέτρο διαταραχής ή τυχαιότητας σε ένα σύστημα. Σκεφτείτε το έτσι:

* Χαμηλή εντροπία: Ένα καθαρά οργανωμένο δωμάτιο, μια τέλεια ευθυγραμμισμένη κρυσταλλική δομή.

* Υψηλή εντροπία: Ένα βρώμικο δωμάτιο, ένα θρυμματισμένο κρύσταλλο.

Ο δεύτερος νόμος υποδηλώνει ότι τα πράγματα φυσικά κινούνται προς μια κατάσταση μεγαλύτερης διαταραχής. Γι 'αυτό:

* Ice Melts: Τα μόρια σε υγρό νερό είναι πιο διαταραγμένα από ό, τι σε συμπαγές πάγο.

* Η θερμότητα ρέει από ζεστό σε κρύο: Η μεταφορά ενέργειας καθιστά τη διαφορά θερμοκρασίας μικρότερη, οδηγώντας τελικά σε πιο ομοιόμορφη και επομένως πιο διαταραγμένη κατάσταση.

* Τα μηχανήματα χάνουν την απόδοση: Κάθε μετατροπή ενέργειας παράγει κάποια απόβλητη θερμότητα, αυξάνοντας τη συνολική εντροπία του σύμπαντος.

Γιατί οι ζωντανοί οργανισμοί δεν παραβιάζουν τον δεύτερο νόμο

Οι ζωντανοί οργανισμοί φαίνεται να έρχονται σε αντίθεση με τον δεύτερο νόμο επειδή δημιουργούν τάξη και πολυπλοκότητα. Λαμβάνουν απλά μόρια και κατασκευάζουν σύνθετες δομές, όπως πρωτεΐνες και κύτταρα. Ωστόσο, δεν παραβιάζουν τον δεύτερο νόμο, απλώς * μετατοπίζουν * την αλλαγή της εντροπίας.

Εδώ είναι:

1. Ανοιχτά συστήματα: Οι ζωντανοί οργανισμοί είναι ανοιχτά συστήματα , που σημαίνει ότι ανταλλάσσουν ενέργεια και έχουν σημασία με το περιβάλλον τους. Δεν είναι απομονωμένα.

2. μείωση της εντροπίας τοπικά: Οι ζωντανοί οργανισμοί μειώνουν τη δική τους εντροπία με την οικοδόμηση σύνθετων δομών και τη διατήρηση της οργάνωσής τους. Ωστόσο, το κάνουν αυτό με την αύξηση της εντροπίας αλλού .

3. αύξηση της εντροπίας στο περιβάλλον: Οι διαδικασίες που επιτρέπουν στη ζωή να μειώσουν την εντροπία της δημιουργούν μια ακόμη μεγαλύτερη αύξηση στην εντροπία στο περιβάλλον. Για παράδειγμα, όταν τρώτε ένα γεύμα, χρησιμοποιείτε την ενέργεια από το φαγητό για να δημιουργήσετε τάξη στο σώμα σας, αλλά δημιουργείτε επίσης θερμότητα και απόβλητα, αυξάνοντας την εντροπία στο περιβάλλον σας.

Στην ουσία, η ζωή είναι ένα πολύπλοκο σύστημα που δημιουργεί τάξη μέσα στον εαυτό της, δημιουργώντας ακόμα περισσότερη διαταραχή έξω από τον εαυτό της. Η συνολική εντροπία του σύμπαντος εξακολουθεί να αυξάνεται.

Παράδειγμα:

Σκεφτείτε ένα φυτό που μεγαλώνει. Παίρνει απλά μόρια όπως το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό και τα χρησιμοποιεί για να δημιουργήσουν σύνθετα σάκχαρα. Αυτό φαίνεται να είναι μια μείωση της εντροπίας. Ωστόσο, το φυτό απελευθερώνει επίσης οξυγόνο και καταναλώνει ενέργεια από το ηλιακό φως, αυξάνοντας την εντροπία στο περιβάλλον του. Η συνολική αλλαγή εντροπίας εξακολουθεί να είναι θετική, εκπληρώνοντας τον δεύτερο νόμο.

Ο δεύτερος νόμος δεν εμποδίζει τη ζωή από την υπάρχουσα. Απλά εξηγεί ότι η ζωή απαιτεί μια συνεχή ροή ενέργειας και μια σταθερή αύξηση της εντροπίας στο περιβάλλον για να διατηρήσει τη δική της τάξη.