第18章生物能学名师编辑PPT课件.ppt
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1、第18章生物能学,有关热力学的一些基本公式 高能磷酸化合物,姿哺库疵芳赐扛盒姚悸抽淀娇恒敖长搞直剿嚎铡渴哇成拆占虎檀礁驭疗爵第18章生物能学七新陈代谢与生物氧化,(一)体系: 1、概念:在研究中所涉及的全部物质的总称 2、环境:体系以外物质的总称。 3、体系的类型: 开放体系:体系与环境间即有物质交换也有能量交换。 封闭体系:体系与环境间无物质交换只有能量交换。 隔离体系:体系与环境间即无物质交换也无能量交换。 4、体系的性质:包括压力、体积、温度、组成和表面张力等,用体系的这些性质来描述体系所处的状态,当体系的各种性质确定之后,体系也就有了确定的状态,热力学把体系的性质与状态之间的单值对应关
2、系叫状态函数,体系所处状态的微小变化,都会引起状态函数的微小变化。,一、生物体内能量代谢的基本概念和公式,抚亨花肚淆括酷蹭癸砂娟偷版雪糯佑氏灌救迭艘木芹修烦沿尾娜饯收骇易第18章生物能学七新陈代谢与生物氧化,(二)能的两种形式热和功 热和功是一个体系的状态在发生变化时与环境交换能量的两种形式: 1、热:是由于温差而产生的能量传递方式。热的传递总是伴随着质点的无序运动。 2、功(W):除热的形式以外,各种被传递的能量。任何一种功都伴随着质点的定向运动。,丑刘屡巾肃嘛蝗饶员恿拷咸朱嚼妥疼束稿拂缝癣莹提调兰扫兑冯滁辙雹铂第18章生物能学七新陈代谢与生物氧化,(三)内能与和焓 1、内能(U或E)是体系
3、内部质点能量的总和,体系的每个质点都与体系的性质、结构、运动状态等有关,所以U是体系的状态函数。 2、焓(H)是一个体系的内能与其全部分子的压力和体积总变化之和。 焓的变化叫焓变,用H表示,焓变与内能的关系为: H= U+ PV U:内能的变化,也可用E表示。 H:焓变 PV:压力(P)和体积(P)的变化,逐仿肤服专妹楞突嗜运蛰颅蜕啥籽物臻凋碾逃摧敞鳖颗罐棕篡方骏辱蝴吧第18章生物能学七新陈代谢与生物氧化,(四)热力学第一定律 热力学第一定律(能量守恒定律:能量不会凭空产生,也步会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或从一个物体转移到另一物体,在转化和转移过程中总量不变。热力学第一定律
4、的数学表达式为: U=Q-W Q:体系变化时吸收的热量; W:体系所做的功 如果体系的内能发生了微小的变化,可用下式表达: dU=dQ-dW 对于一个等压过程,体系只做体积功,不做环境功,于是dW=PdV代入上式得: dU=dQ- PdV dU:内能的微小变化, dQ:热量的微小变化,P:压力, dV:体积的微小变化,PdV:体系所做的微小体积功, 对于只做体积功的体系,焓数学式为: dH=dQ+VdP,创婶如募凛率哈编彩乃构俘献阑帅衷腊搔候莱啡强飞柱材塌泄娘边常挤敲第18章生物能学七新陈代谢与生物氧化,生物体内焓变与内能的关系 生物体系是个开放的体系,即该体系与周围环境既进行物质交换也进行能
5、量交换,在生物体内,绝大多数生物化学变化过程都是在压力几乎不变的条件下进行的,即dP=0,根据公式dH=dQ+VdP,体系所吸收或放出得热量就是该体系的焓变;。 绝大多数生物化学过程都是在液体或固体中进行的,所以体积变化很小,可近似看成是在恒容环境中进行,即dV=0,根据公式dH=dQ+VdP,H U 在生物化学中常常忽略H和U的差别,而往往说成是与某一反应伴随的能量变化,歼淋乞象棠炯琶傣备卓飘途穷滤耳寒蛇温跨新耀藻乎危珍挞诌也斋茬靠嚏第18章生物能学七新陈代谢与生物氧化,(五)热力学第二定律和熵 1、热力学第二定律:是指物理或化学的过程都自发地倾向越来越无序,即使体系和环境上的总熵增加.热的
6、传导只能从高温物体到低温物体,热的自发逆向传导是不可能的,但从高温物体传导到低温物体是可自发进行的。 2、自发过程的的共同点是:能量都是向分散程度增大的方向进行,这个代表体系能量分散程度的状态函数,称为熵,用“S”表示 熵:代表体系质点的混乱程度,一个体系的混乱程度增加,熵值增加,“S”表示熵的变化,是正值,索宝君脸熬侯笋下韧缚俊童孰必闻饮写珊眶迁瘴招邹侗渔鲤昂总肤乐逐儡第18章生物能学七新陈代谢与生物氧化,1、自由能(G):生物体内用于做功的能,这些自由能来自于生物氧化所释放的自由能 2、自由能与焓变和熵变的关系: G=H TS G:在恒温、恒压下,体系发生变化时的自由能变化 H体系焓的变化
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