Свойства термодинамически равновесных и стационарных систем

Состояние термодинамического равновесия.

• 1. Отсутствие обмена с окружающей средой, веществом и энергией
• 2. Полное отсутствие в системе каких-либо градиентов
• 3. Энтропия системы постоянна и соответствует максимальному в данных условиях значению
• 4. Изменение энергии Гиббса равно нулю
• 5. Система нереакционноспособная и не совершает работу против внешних воздействий. Скорости процессов, протекающих в противоположных направлениях равны

Стационарное состояние.

• 1. Непрерывный обмен с внешней средой, веществом и энергией
• 2. Наличие постоянных по величине градиентов
• 3. Энтропия системы постоянна, но не соответствует максимальному в данных условиях значению
• 4. Для поддержания стационарного состояния необходимы постоянные затраты энергии Гиббса
• 5. Реакционноспособность (работоспособность) системы постоянна и не равна нулю. Скорость процесса в одном из направлений больше, чем в другом.

Зависимость между изменениями свободной энергии и изменениями энтропии в системе и окружающей среде в условиях постоянства температуры и давления показана. Если система (в том числе живой организм) претерпевает какие-либо превращения, ведущие к установлению равновесия, то общая энергия системы и окружающей среды остаётся постоянной, а общая энергия самой системы может либо уменьшаться, либо оставаться неизменной, либо увеличиваться. В ходе этих превращений система либо отдаёт тепло внешней среде, либо поглощает извне. Общая энтропия системы и окружающей среды будет увеличиваться до тех пор, пока не будет, достигнут максимум, соответствующий состоянию равновесия. Стремление энтропии к максимуму является истинной движущей силой любых процессов. Однако это не означает, что все процессы, ведущие к установлению равновесия должны сопровождаться увеличением энтропии самой системы. Энтропия самой системы может увеличиваться, уменьшаться или оставаться неизменной. Если энтропия системы уменьшается, то, согласно второму закону термодинамики, энтропия окружающей среды должна увеличиваться таким образом, чтобы общая энтропия системы и окружающей среды увеличивалась. Именно это и происходит, когда растёт живой организм: энтропия организма (как системы) уменьшается, а энтропия окружающей среды увеличивается.