BÀI GIẢNG LÝ SINH
CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC
§1. Một số khái niệm:
1.1. Hệ nhiệt động:
- Khái niệm: Là tập hợp các vật thể , các phântử,…
giớihạn trong một không gian nhất định.
- Ví dụ: Một thể tích nước trong bình, một khối khí trong xy
lanh, một cơ thể sinh vật, một tế bào sống,...

BÀI GIẢNG LÝ SINH
CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC
•
1.1. Hệ nhiệt động:
•
- Phân loại: 3 loại:
•
+ Hệ nhiệt động cô lập: Không trao đổi vật chất và
năng lượng với bên ngoài (nước trong một
phích kín, cách nhiệt tốt)
•
+ Hệ nhiệt động kín (hệ đóng): Chỉ trao đổi năng
lượng mà không trao đổi vật chất với bên ngoài
(nước trong phích kín nhưng cách nhiệt kém).
•
+ Hệ nhiệt động mở: Trao đổi cả vật chất và năng
lượng với bên ngoài (nước trong phích hở, cơ
thể sống của sinh vật,...

BÀI GIẢNG LÝ SINH
CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC

bằng; Khi đó đạo hàm các thông số trạng thái
của hệ theo thời gian sẽ bằng không.
- Một quá trình biến đổi của hệ gồm một chuỗi liên
tiếp các trạng thái cân bằng gọi là quá trình cân
bằng. Một quá trình cân bằng là quá trình thuận
nghịch
•
Ví dụ: Các quá trình lý tưởng như dãn nở khí
đẳng áp, đẳng nhiệt, …

BÀI GIẢNG LÝ SINH
CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC
•
1.2. Thông số trạng thái:
•
Một quá trình biến đổi mà quá trình ngược lại
không thể tự sảy ra hoặc nếu sảy ra thì làm môi
trường xung quanh có thay đổi, được gọi là quá
trình bất thuận nghịch hay không cân bằng.
•
Ví dụ: Quá trình truyền nhiệt, biến đổi công
thành nhiệt,….
•
Các quá trình xảy ra trong tự nhiên thường là
bất thuân nghịch.

BÀI GIẢNG LÝ SINH
CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC
•
1.3. Gradien (grad):

•
+ Gradien nồng độ hình thành do sự phân bố không đồng
đều của các chất hữu cơ và vô cơ giữa các phần của tế
bào hoặc trong và ngoài tế bào
dx
dC
dx
dV

BÀI GIẢNG LÝ SINH
CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC
•
1.3. Gradien (grad):
•
+ Gradien thẩm thấu hình thành do chênh lệch
áp suất thẩm thấu, đặc biệt là áp suất thẩm thấu
keo giữa bên trong và ngoài tế bào.
•
+ Gradien màng tạo ra do phân bố không đồng
đều các chất có phân tử lượng khác nhau ở hai
phía màng tế bào mà nguyên nhân là do màng
tế bào có tính bán thấm, chúng cho các phân tử
nhỏ đi qua dễ dàng, nhưng các phân tử có phân
tử lượng lớn thì rất khó thấm vào hoặc giải
phóng ra khỏi tế bào.

BÀI GIẢNG LÝ SINH
CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC
•
1.3. Gradien (grad):

năng lượng chuyển động nhiệt, năng lượng dao động của
các phân tử, nguyên tử, năng lượng chuyển động của
các electrron, năng lượng hạt nhân,… Như vậy, năng
lượng tương tác của hệ với bên ngoài và động năng
chuyển dộng của cả hệ không được tính vào nội năng.

BÀI GIẢNG LÝ SINH
CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC
•
2.1.1. Nội năng:
•
Mỗi trạng thái của hệ tương ứng có một
nội năng xác định, khi hệ thay đổi trạng
thái thì nội năng thay đổi; Nói cách khác
nội năng là hàm trạng thái của hệ.
•
Nếu hệ thực hiện một quá trình kín và trở
về trạng thái ban đầu thi độ biến thiên nội
năng ΔU = 0.

BÀI GIẢNG LÝ SINH
CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC
•
2.1.2. Công:
•
Công (A) là số đo phần năng lượng trao đổi giữa
hai hệ sau quá trình tương tác mà kết quả là làm
thay đổi mức độ chuyển động định hướng của
một hệ nào đó.
•

các cơ quan trong nội bộ cơ thể sinh vật hoặc toàn bộ cơ
thể sinh vật.
•
Ví dụ:
•
+ Công sinh ra khi hô hấp là công được thực hiện bởi các
cơ hô hấp để thắng tất cả các lực cản khi thông khí. Công
của tim thực hiện khi đẩy máu vào mạch và đẩy máu
chuyển động theo một chiều xác định,…
•
+ Công sinh ra khi động vật chạy, khi côn trùng bay,…

BÀI GIẢNG LÝ SINH
CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC
•
Công sinh học:
•
Ví dụ:
1. Công tổng hợp các chất cao phân tử sinh vật
từ các phân tử có phân tử lượng thấp hơn như
tổng hợp protein, axit amin, axit nucleic từ
mononucleotit hay tổng hợp gluxit từ
monosacarit,…
2. - Công điện sinh ra khi xuất hiện điện thế sinh
vật, khi dẫn truyền xung thần kinh,…
3. - Công vận chuyển các chất ngược chiều
gradien nồng độ, công vận chuyển các ion
ngược chiều grdien điện thế,…

BÀI GIẢNG LÝ SINH


BÀI GIẢNG LÝ SINH
CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC
•
2.2. Nguyên lý I nhiệt động học:
•
Nếu một hệ không nhận nhiệt lượng (Q = 0) mà
liên tuc sinh công (A > 0) hoặc liên tục sinh
công lớn hơn nhiệt lượng nhận vào (A > Q) thì
ΔU = Q - A < 0 tức là U giảm dần đến hết nội
năng (U = 0) thì dừng.
•
Vậy theo nguyên lý I: Không thể chế tạo động cơ vĩnh
cửu loại I liên tục sinh công mà không nhận nhiệt lượng
hoặc liên tục sinh công lớn hơn nhiệt lượng nhận vào.

BÀI GIẢNG LÝ SINH
CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC
•
2.3. Nguyên lý I nhiệt động học áp dụng
cho chuyển hóa hóa học:
•
2.3.1. Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học:
•
- Khái niệm: Hiệu ứng nhiệt dQ của phản ứng
hóa học là lượng nhiệt hệ sinh ra trong phản
ứng: dQ = - Q
•
- Xét phản ứng diễn ra trong điều kiện đẳng tích
thì A = 0 nên dQv = -Q = -dU

CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC
•
2.3.2. Định luật Hertz:
•
Định luật Hertz có ý nghĩa cho phép xác
định hiệu ứng nhiệt của các phản ứng mà
vì lý do nào đó không thể xảy ra trong điều
kiện thí nghiệm hoặc không thể đo trực
tiếp được hiệu ứng nhiệt của nó.
•
Định luật cũng giúp khẳng định một phản
ứng nào đó có xảy ra qua các phản ứng
trung gian hay không.

BÀI GIẢNG LÝ SINH
CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC
•
2.3.2. Định luật Hertz:
•
Ví dụ:
•
Ta không thể xác định được hiệu ứng nhiệt
của phản ứng đốt cháy cacbon (C) ở thể
rắn thành oxitcacbon (CO) ở thể khí vì
trong quá trình đốt luôn có kèm theo một
lượng khí CO
2
thoát ra.

BÀI GIẢNG LÝ SINH

+ 29 kcal/mol