Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik und die Zelle (3 Fragen)? [geschlossen]

  1. Wie kommt es, dass die Zelle die innere Ordnung aufrechterhält, aber Wärme (Unordnung) an die Umgebung abgibt?
  2. Wenn die Zelle von der Umgebung (ungeordnete Umgebung) mit Stoffen für den Stoffwechsel und das Wachstum versorgt wird, wie erzeugt diese Unordnung dann Ordnung im Inneren der Zelle?
  3. Wenn wir von einer einzelnen Zelle zu einem vielzelligen Organismus herauszoomen, wird der Nettowert der inneren Ordnung der Zellen die Unordnung verringern, was dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik widersprechen würde?
    Hinweis: Ich würde mich über ernsthafte informative Antworten freuen. Die Fragen sind wichtig für mich, egal wie albern sie für dich aussehen mögen.
Ich denke, Sie vernachlässigen einen wichtigen Punkt: Der 2. Hauptsatz gilt für geschlossene Systeme, und die Zelle (oder der mehrzellige Körper) ist kein geschlossenes System. Es braucht Energie von außen, um seine Organisation aufrechtzuerhalten. Legen Sie es in eine geschlossene Kiste, und es stirbt, wenn es seine inneren Reserven aufgebraucht hat.
@jamesqf Leider war Schrödingers Katze von Anfang an dem Untergang geweiht.
Welche Nachforschungen haben Sie selbst angestellt, um diese alte Kastanie zu beantworten? Ich habe in meinem Webbrowser „Leben und der zweite Hauptsatz der Thermodynamik“ eingegeben und eine Seite voller Links zu diesem Thema erhalten, darunter auch einen, den Google hervorgehoben hatte.

Antworten (1)

Erste Frage : Die Antwort ist tatsächlich in der Frage enthalten. Die Zelle hält die Ordnung gerade durch Wärmeabfuhr aufrecht. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die Tendenz eines geschlossenen Systems darin besteht, von geordnet zu ungeordnet überzugehen. Da thermische Energie (unseres Wissens nach) die ungeordnetste Energieform ist, die es gibt, geht in jedem gegebenen System, in dem Energie involviert ist, immer etwas Energie durch Wärme verloren.

Wenn Ihre Zelle beispielsweise den Abbau von ATP durchführt, um einen bestimmten chemischen Bedarf der Zelle zu decken, geht ein Teil der Energie, die beim Aufbrechen der Bindungen im ATP zur Bildung von ADP freigesetzt wird, als Wärme verloren. Das bedeutet, dass die Wärme der Zelle im Durchschnitt steigt und sie Wärme an die Umgebung abgeben muss. Wenn die Hitze in der Zelle gehalten würde, würde die Zelle schnell extrem ungeordnet werden, da Proteine ​​denaturiert, nicht-enzymatische Reaktionen beschleunigt und die Zelle sich im Grunde selbst zerstört.

Zweite Frage : Ich glaube, Sie haben etwas übersehen. Autotrophe (Erzeugerzellen, wie Pflanzen) sind die Zellen, die im Biosystem tatsächlich "Ordnung schaffen". Sie tun dies, indem sie Kohlendioxid und Wasser aus der Umgebung einfangen und Lichtenergie der Sonne verwenden, um sie miteinander zu verbinden und komplexe Biomoleküle zu bilden - normalerweise Kohlenhydrate.

Diese Kohlenhydrate werden dann in das restliche Biosystem geschickt, wo Heterotrophe (Verbraucher wie ich, Sie und der Löwe im Zoo) sie abbauen, um ihre Energie für Aufgaben freizusetzen, die ihre Zellen erledigen müssen (Zellatmung, Katabolismus). Im Laufe der Zeit wird all diese Energie in Wärme umgewandelt und von unseren Körpern und schließlich von der Atmosphäre außerhalb der Erde abgestrahlt (abgesehen von übermäßigen Treibhausgasen).

Dritte Frage : Nicht unbedingt. Wenn der vielzellige Organismus ein geschlossenes System wäre, haben Sie vollkommen Recht. Die chemische Energie würde schnell vollständig in thermische Energie umgewandelt, und die Ordnung würde vollständig verschwinden. Körper sind jedoch keine geschlossenen Systeme: Sie strahlen kontinuierlich thermische Energie ab und absorbieren chemische Energie, entweder von der Sonne durch Photosynthese oder von Autotrophen durch Nahrungsaufnahme und Verdauung.

Ein Bild sagt mehr als 1.000 Worte:

Photosynthese

(Bild mit freundlicher Genehmigung von stephsnature.com)

Ich würde hoffen, dass dieses Bild mehr als 1000 Worte wert ist, da das nur etwa 2 Seiten einzeiligen Textes sind. =P
Einige Bilder sagen vielleicht mehr als 1000 Worte, aber meiner Meinung nach ist dies völlig bedeutungslos, entweder für sich allein oder in Bezug auf eine Frage zur Entropie. Macht nicht einmal eine gute Tapete.
@ David, ich dachte, das Bild wäre ziemlich selbsterklärend, aber vielleicht nicht, lol. Der Punkt ist, dass die Energie, die in das System eindringt, in Form von Licht vorliegt , die Energie, die aus dem System austritt, Wärme ist. Wie ich im Beitrag sagte, ist Wärme die Energieform mit der höchsten Entropie. Obwohl die Entropie im System nicht unbedingt zunimmt, nimmt die Energie außerhalb des Systems daher notwendigerweise zu. Bitte pingen Sie, wenn Sie weitere Erläuterungen wünschen.
Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik und die Zelle (3 Fragen)? [geschlossen]
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v