13. Organizmus ako termodynamický systém, zákony termodynamiky

Question 1

Typy termodynamických systémov + ich stručná charakteristika

Answer 1

1. IZOLOVANÝ
   -systém nevymieňa teplo ani hmotu s okolím
2. UZAVRETÝ
   -systém nevymieňa hmotu, ale vymieňa teplo s okolím
3. OTVORENÝ
   -možná výmena tepla aj hmoty systému s okolím

Question 2

Organizmus ako termodynamický systém

Answer 2

-organizmus je otvorený termodynamický systém, vymieňa hmotu aj teplo (energiu) s okolím (bez toho by nebol schopný existencie)
-väčšina biochemických reakcií prebieha vo vodnom prostredí pri konštantnej teplote a tlaku
-zmeny objemu sú zanedbateľné
-biochemické deje neprebiehajú izolovane, sú úzko previazané v metabolických dráhach

Question 3

Hessov zákon

Answer 3

celková entalpia = súčet entalpií všetkých čiastkových reakcií

-zmena entalpie reakcie je nezávislá od spôsobu reakcie

Question 4

Definícia a vzťah pre 1. termodynamický zákon, popísať symboly

Answer 4

= energia nemôže samovoľne vznikať/zanikať, iba premieňať svoje formy
-zákon zachovania energie

ΔU = Q+W
U - energia (Δ vyjadruje zmenu)
Q - teplo
W - práca

Question 5

Entalpia

Answer 5

entalpia H = tepelný obsah systému
-predstavuje stavovú funkciu a teplo prenesené z/do systému

matematicky:
H = U+pV
U - vnút. energia
p - tlak
V - objem systému

Question 6

Vnútorná energia

Answer 6

vnútorná energia U = suma všetkých kinetických a potenciálnych zložiek energií systému

Question 7

Reakčné teplo

Answer 7

= veličina, kt. nám udáva teplo, ktoré sa pri priebehu chemickej reakcie uvoľní alebo spotrebuje

Question 8

Exo- a endotermické reakcie

Answer 8

EXOTERMICKÁ REAKCIA
=reakcia, pri ktorej systém teplo uvoľňuje
ΔH<0

ENDOTERMICKÁ REAKCIA
=reakcia, pri ktorej sa teplo spotrebúva / systém ho absorbuje
ΔH>0

Question 9

Definícia a vzťah pre 2. termodynamický zákon

Answer 9

učebnica: ,,spontánne fyz a chem procesy sú spojené s rastom entropie vesmíru”
-hovorí o spontánnosti procesov (viac v kartičke o entropii)

ΔS = ΔQ/T
ΔS - zmena entropie systému
ΔQ - tok tepla
T - absolútna teplota [K]

alebo

ΔS = ΔH/T

Question 10

Entropia ako stavová funkcia a jej vzťah k spontánnosti biochem dejov

Answer 10

entropia S = miera neusporiadanosti systému

stavová funkcia = jej hodnota závisí iba od aktuálneho stavu systému a nie od toho, ako sa daný stav dosiahol

ΔS = S produktov - S reaktantov
ΔS systému > 0 = reakcia je spontánna, lebo systém sa stáva neusporiadanejším
ΔS systému < 0 = reakcia vyžaduje energiu na priebeh, lebo systém je štrukturovanejší

Question 11

Charakteristika Gibbsovej voľnej energie

Answer 11

= množstvo energie schopnej vykonávať prácu počas reakcie pri konštantnej teplote a tlaku

ΔG = G produktov - G reaktantov
ΔG = ΔH - T×ΔS

Question 12

Charakteristika štandardnej Gibbsovej voľnej energie

Answer 12

ΔG° = sila, ktorá poháňa reakciu smerom k dosiahnutiu rovnováhy (za štandard. podmienok)

štandarné podmienky: reaktanty a produkty sú na začiatku reakcie prítomné pri teplote 25°C, tlaku 101,3kPA (1atm) a c=1mol/l

Question 13

Spontánnosť reakcie

Answer 13

spontánna = nepotrebuje dodať E
nespontánna = potrebuje dodať E, aby prebehla

ΔG = ΔH - T×ΔS

ΔG<0 = reakcia je spontánna v smere priamej reakcie (exergonická)
ΔG>0 = reakcia nie je spontánna v smere priamej reakcie (endergonická)
ΔG=0 = systém je v rovnováhe

Question 14

Vyjadrenie vzťahu zmeny entropie ΔS a ΔG termodynamického systému

Answer 14

ΔG = ΔH − T × ΔS