التوازن الحرارية للنظام البيولوجي

ويسمى الديناميكا الحرارية في فرع الفيزياء الذي يدرس الطاقة الحرارية ومبادئ التوزيع في جميع أنحاء حجم مادة أو بيئة معينة. ويستند هذا الانضباط على بعض المبادئ الكونية المشتركة ويستخدم البيانات التجريبية من العديد من العلوم الأخرى. التوازن الحرارية هو حجر الزاوية في هذا المجال من المعرفة العلمية.

واحدة من الخاصية الأكثر أهمية وربما الأكثر معينة من الكائنات الحية هو قدرتها الفريدة على تخزين الطاقة وتحويلها إلى مجموعة متنوعة من الأشكال. التوازن الحرارية - هو حالة النظام عندما معالمها وخصائصها لا يمكن تغيير مع مرور الوقت من دون تأثير من أي عوامل خارجية.

وهذا هو: عزل نظريا نظام مادي يتكون من واحد أو أكثر من الأشياء المادية، يمكن أن تبقى إلى أجل غير مسمى في حالة من التوازن. إذا كنت تنتهك التوازن الحرارية، سوف تميل أي نظام للعودة إلى حالتها مستقرة من تلقاء نفسها. هذا هو واحد من المبادئ الأساسية للفيزياء، التي بنيت كثيرا في حياتنا وفي الطبيعة.

فمن الأسهل أن نتصور التوازن الحرارية هو مثال مثل سمة الإنسان الطبيعية، والترمس من الشاي الساخن، وهو النظام الأكثر عزلة. بطبيعة الحال، فإن درجة الحرارة في أي نقطة من هذه المادة (في هذه الحالة - الشاي) سوف تكون هي نفسها. ولكن إذا انخفضت في مكعب الترمس الجليد، تشعر بالانزعاج التوازن الحرارية للحظات، كما يحدث الفرق في درجة الحرارة في مناطق مختلفة من السائل.

عندما نقل هذه الحرارة ستجري من منطقة درجة حرارة أعلى نحو الأجزاء الأكثر برودة، حتى يتم إنشاء وحدة التخزين بالكامل تجانس وضع الحراري. وعندما يحدث ذلك، سوف يتم استعادة الاستقرار. هذا هو كيف يمكن لأي نظام الحرارية، بغض النظر عن حجمها وعدد من الكائنات، التي يتألف منها.

الشرط الرئيسي من التوازن، وهو مؤشر درجة الحرارة نفسها في جميع نقاط النظام، أهمية خاصة بالنسبة للكائنات الحية. كافة الكائنات البيولوجية من استهلاك الطاقة العادية المطلوبة للحفاظ على حياة طبيعية. يحتاج كل العمليات البيولوجية أيضا نقل الحرارة مستقرة وتوزيع موحد.

على سبيل المثال، يزرع تجميع الطاقة الشمسية، وتحويله إلى الرابطة الكيميائية من المواد العضوية عن طريق التمثيل الضوئي. في كل شيء كائن الحيوان هو العكس تماما - المواد العضوية المستمدة من الغذاء، يتم تحويلها إلى طاقة. كل هذه العمليات (ممثلي كل من الحياة النباتية والحيوانية) تحدث بما يتفق تماما مع مبادئ النظام الحرارية.

المفاهيم الأساسية للديناميكا الحرارية عالمية وحرمة للعيش النظم البيولوجية، وعن الطبيعة الجامدة. تنص مبادئ الديناميكا الحرارية أن أي مجموعة من الكائنات ذات الصلة يمكن أن يسمى نظام الحرارية. والفرق الوحيد هو في حجم وعدد من الكائنات. يمكن أمثلة هذه النظم بمثابة خلايا جسمنا والقلب والأعضاء الداخلية الأخرى. الجسم كله هو أيضا بمعنى من المعاني، هو نظام الحرارية. حتى هذه المواقع العملاقة كما الحيوي، تنتمي المحيطات أيضا إلى هذه الفئة. وأنها تخضع لنفس قوانين الديناميكا الحرارية التوازن.