Fiziologiya kafedrasi "biofizika" fanidan laboratoriya

dS= dS_i + dS_e. (1)
Sistema ichida kechadigan o‘zgarishlar bilan shartlangan entropiya qismi termodinamikaning ikkinchi qonuniga binoan musbat qiymat yoki nolga teng bo‘lishi mumkin. bordiyu sistema ichida kechadigan jarayonlar faqat qaytmas bo‘lsa, u holda mazkur jaaryonlarga bog‘liq ravishda ro‘qyobga chiqadigan entropiya qismi hamma vaqt musbat qiymatga, aksincha sistema ichida kechayotgan jarayonlar o‘z tabiatiga ko‘ra qaytar bo‘lsa, entropiyaning bu qismi nolga teng bo‘lib qoladi.
Ochiq sistemalarda xarakterli bo‘lgan dS_e kattaligi esa musbat, nol va hatto manfiy qiymatga ega bo‘lishi mumkin. Tashqi muhit bi-lan hech qanday aloqada bo‘lmaydigan (izolirlangan) sistemalarda dS_e=0 bo‘ladi. Shunga ko‘ra, bu xil ssitemalarda entropiyaning umumiy o‘sishi sistema ichidagi entropiya o‘sishiga teng bo‘lib qoladi, ya’ni dS_i= dS_e. Agarda dS_e miqdori jihatidan dS_i kattaligiga teng bo‘lib, ishorasi manfiy bo‘lsa, sistema umumiy entropiyasining o‘sishi nolga teng bo‘ladi va bunday hol sistemaning statsionar holatiga mos keladi. Shunday qilib, ochiq sistema entropiyasi, ularning tashqi muhit bilan amalga oshadigan aloqasi tufayli yo kamayadi, yoki oshadi, yoki o‘zgarmaydi.
Statsionar holatda sistema ichidagi entropiya o‘zgarishining tezligi uning tashqi muhit bilan entropiya «almashinuv» tezligiga teng, ya’ni dS_i/dt = dS_e/dt bo‘lib, bu tenglama o‘z navbatida ochiq sistemaning statsionar holatini tavsiflovchi muhim kattaliklarning biriga aylanadi.
Statsionar holatda to‘g‘ri reaksiyalar tezligi teskari reaksiyalar tezligidan ustun kelishi ham mumkin. Ammo ulararo farq vaqt davomi-da o‘zgarmasdan doimiy qoladi. Bunga, sekund sayin o‘sishga intiluvchi dS_i/dt ni minimumga tushirish yo‘li bilan erishiladi va shu orqali statsionar sistemaning muhim xossasi bo‘lmish ichki barqarorlik ta’minlanadi.
Agar sistema statsionar holatdan chetlanishga majbur etilsa, unda sistema ichida shu onning o‘zida shunday o‘zgarishlar sodir bo‘ladiki, bu o‘zgarishlar sistemani o‘zining dastlabki statsionar holatiga yaqinlashtiradi. Sistemaning mana shunday buzilgan holatini tiklay olishi autostabillanish deb ataladi. Autostabillanish mexanizmi asosida aksi aloqa prinsipi yotib, mazkur mexanizm statsionar holat barqarorligini ta’minlashda katta ahamiyatga egadir.
Sutemizuvchi hayvonlar hayotida autostabillanish mexanizmlari faoliyati yaqqol ko‘zga tashlanadi. Masalan, tarkibida ko‘p miqdorda karbonat angidridi tutgan havodan nafas olish, qondagi karbonat angidridning ko‘payishiga olib kelmaydi. Chunki qonga o‘tgan karbonat angidridi xemoretseptorlarga ta’sir etib, nafas markazini qitiqlaydi va shu orqali o‘pkadagi gaz almashinuvi jadalligi oshirilib, qondagi karbonat angidridi konsentratsiyasini me’yoriga qaytarilishi ta’minlanadi.
Demak, statsionar holatning barqarorligi uchun manfiy aksi aloqa prinsipi xarakterlidir.
Qo’zg‘aluvchan sistemalar uchun esa barqaror statsionar holat xarakterlidir. Masalan, qo‘zg‘luvchan membrananing qitiqlagichlar ta’siridan qutbsizlanishi natriy ionlari diffuziyasining kuchayishiga sabab bo‘ladi. Bu hol, o‘z navbatida, membranani yana ham kuchliroq qutb-sizlantiradi. Jarayon membrana orqali natriy ionlari bo‘yicha muvozanat potensiali tiklanmaguncha, o‘z-o‘zini tezlatish, ya’ni musbat aks aloqa prinsipiga binoan avj ola boradi. Membranada dastlabki sta-sionar holatning tiklanishi, sistemada paydo bo‘lgan musbat entro-piyaning kompensatsiyalash uchun erkin energiyaning sarf etilishi, boshqacha aytganda, tashqaridan «manfiy entropiyaning» kirib kelishini talab etadi.
Shunday qilib, har ikkala holda ham sistema o‘z xossalarini vaqt davomida doimiy bir darajada saqlab qoladi.
Ta’kidlash zarurki, barqaror statsionar holat uchun entropiyaning minimal o‘sishi xarakterli bo‘lsa, barqaror statsionar holat uchun esa minimal o‘sishi xarakterlidir.
Teorell modeli. Ochiq sistemaning barqaror statsionar holatini gidrodinamik modelda namoish etsa bo‘ladi. Model uchta idishdan tashkil topgan bo‘lib, ular o‘zaro naychalar R₁ ва R₂ orqali ulangan (1-rasm). Model ishlashining zaruriy sharti bu Н₁ va Н₂ idishlar «manba» va «mansab» sifatida tashqi muhitni, Н-idish, unga ulangan naychalar bilan birgalikda, ochiq sistemani ifodalaydi. Idish Н-dagi statsionar holat, Н₁ va Н₂ - idishlardagi bosimlar farqi va naychalar parametrlari bilan belgilanadigan suyuqlik oqim tezliklariga bog‘liq holda kelib chiqadi.
Suyuqlik oqim tezliklari idishlar Н₁, Н₂ - dagi sathlar farqiga to‘g‘ri proporsional bo‘lib, R₁ naychadagi oqim tezligi V₁=k₁(h₁-h). R₂ naychadagisi esa V₂=k₂(h-h₂) teng bo‘ladi, bu yerdagi К₁ va К₂ - o‘tkazuv-chanlik birliklarida ifodalangan koeffitsiyentlar bo‘lib, qarshilikka teskari proporsionaldirlar.