IV. Цель самоподготовки.

После изучения материала данной темы студент должен уметь:

1. Классифицировать термодинамические системы.

2. Писать термохимические уравнения реакций.

3. Производить расчёты тепловых эффектов реакций по закону Гесса и его следствиям.

4. Производить расчёт калорийности заданного меню.

5. Рассчитывать изменение энтропии (DS) в реакциях и определять знак DS для физических и химических процессов без расчёта.

6. Рассчитывать двумя способами изменение свободной энергии (DG) химических реакций; определять возможность самопроизвольного протекания процессов, определять, какой фактор (энтальпийный или энтропийный) благоприятствует протеканию заданной реакции и как изменится вклад обоих факторов с изменением температуры?

V. План изучения материала темы.

1. Виды термодинамических систем по возможности обмена веществом и энергией с окружающей средой; гомогенные и гетерогенные системы, понятия фазы и компонента.

2. Предмет и методы химической термодинамики и биоэнергетики. Термодинамические потенциалы Н, V, G, S: что они обозначают, как рассчитываются и их размерности.

3. Особенности живых организмов как термодинамических систем. Организм как открытая стационарная система. Понятие гомеостазиса.

4. Применимость начал и методов термодинамики к живым системам. Экзо- и эндоэргонические процессы в организме.

5. Взаимосвязь процессов обмена веществ и энергии в организмах. Статьи прихода и расхода энергии, запасание энергии в виде АТФ. Процессы ассимиляции и диссимиляции.

6. Термодинамическая обратимость и применимость этого понятия к организмам.

VI. Литература.

1. Ленский А.С. Введение в бионеорганическую и биофизическую химию. – М., 1989. – Гл. I. 

2. Глинка Н.Л. Общая химия.  – Л., 1985. – § 54, 65, 68.

3. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. – Л., 1983. – Гл. V, 1.

4. Конспект лекций.

VII. Вопросы для самоконтроля.

1. Имеются термодинамические системы:

а) ампула с водно-спиртовым раствором препарата;

б) вода с сахаром и пузырьками углекислоты;

в) вода и её лёд.

Укажите, гомогенны или гетерогенны эти системы, а также число фаз и компонентов, которые их составляют.

2. Классифицируйте по возможности обмена массой и энергией со средой системы: а) человек; б) запаянная ампула; в) закрытый холодильник; г) спутник на орбите.

3. 22,4 л водорода прореагировало с таким же объёмом хлора в закрытом сосуде. Выделилось 184 кДж тепла:

а) каковы значения теплоты и энтальпии образования НСl?

б) оформите термохимические уравнения с указанием Q и DН; в) каковы знаки DН, DV DG и DS этого процесса?

4. Оксид кальция поглощает углекислый газ из воздуха; 

а) Каковы знаки DН, DS и DG этого процесса? Является ли он самопроизвольным? б) Укажите, препятствуют или благоприятствуют процессу энтальпийный и энтропийный факторы?

в) Возможно ли в этой системе наступление равновесия?

г) Какой фактор преобладает при повышении или понижении температуры?

4. Применимы ли к организму человека понятия:

а) открытая система; б) стационарная система; в) система, в которой идут термодинамически обратимые процессы? Какие оговорки нужны и в каких случаях?

6. Какая масса белка нужна для покрытия суточных энергозатрат студента (3300 ккал), если калорический коэффициент белка 16,3 кДж/г? Сколько эндогенной воды выделится при этом, если при окислении 1 г белка выделяется 1,5 г воды?

7. Каковы знаки G, Н и S для процессов в организме: а) пищеварения; б) синтеза АТФ; в) гидролиза АТФ? Какие из этих процессов являются самопроизвольными? Можно ли их отнести к эндэргоническим или экзэргоническим, катаболическим или анаболическим, термодинамически обратимым?