23.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Термодинамика - наука о превращении энергии. Само существование живого организма и все процессы жизнедеятельности в нем тесно связаны с изменением энергетического баланса в системе живой организм - окружающая среда, поэтому термодинамические методы широко используются в биологии.
Термодинамические методы в основе своей являются методами статистическими. Нельзя представить себе, например, температуру или давление одной какой-либо молекулы, потому что эти термодинамические параметры отражают взаимодействие огромного количества молекул, образующих макросистему.
Термодинамика не дает ответа на вопрос - какова природа или механизм того или иного явления. Она может только показать, возможно ли протекание данного процесса, реален ли он с точки зрения баланса энергии и энтропии. И это очень важно для биологии. С термодинамикой тесно связана и теория информации, нашедшая в настоящее время широкое применение при изучении биологических систем.
Термодинамические расчеты широко применяются в биологии и медицине.
Это, во-первых, расчеты энергетических превращений в целом живом организме и отдельных его системах в покое и при совершении работы (например, при мышечном сокращении, проведении нервных импульсов, осмотической работе); определение эффективности биологических процессов и энергии связи биохимических соединений.
Во-вторых, исследование живых организмов как открытых термодинамических систем в стационарных условиях вблизи термодинамического равновесия, позволяющее подойти к изучению таких процессов, как, например, активный и пассивный транспорт веществ через клеточные мембраны, возникновение биоэлектрических потенциалов, механизм сопряжения потоков в биологической системе.
С учетом стохастической природы основных законов термодинамики вводится понятие системы как основного объекта исследования, определяемой как всякий материальный объект, всякое тело, состоящие из большого числа частиц. Размеры ее, следовательно, всегда значительно больше размеров составляющих частиц.