Povećava li se ili smanjuje entropija tijekom transformacije jaja u piletinu?

Povećava li se ili smanjuje entropija tijekom transformacije jaja u piletinu?
Anonim

Odgovor:

Promatrajući jaje sa stajališta statističke termodinamike, ona se povećava.

Međutim, kada se uključi negativan doprinos entropije iz ekspresije gena potreban za održavanje rasta u pilić, Sanchez predlaže ukupnu entropiju smanjenje.

Obrazloženje:

Definicija entropije može biti dvosmislena u smislu konceptualizacije. Dio "stupnja slučajnosti" je teško zamisliti bez daljnjeg definiranja "nereda".

OPĆI OPIS ENTROPIJE

Na vidljivom mjestu, kokoška može izgledati više "regularno" od jaja, s obzirom na to da je jača. No, postoji nekoliko točaka koje treba razmotriti:

  • Ako uzmete u obzir porijeklo (0,0,0) i slučajno pospite neke točke oko njega, (pri konstanti # R # recimo), nakon mnogih pokušaja koji će biti sfera. Sada to radi slučajno # R # i naći ćete zamagljenu sfernu strukturu, kao:

Upravo smo definirali gustoću vjerojatnosti jajne stanice (ovoid) tijekom vremena, ali gustoća vjerojatnosti pilića je manje dobro definirana (teže je iscrtati).

Dakle, pilić ima potencijal da bude više entropijski s gledišta tradicionalnog poremećaja (s obzirom na kvantnu mehaniku).

Također, s obzirom na molekularne proteinske strukture u jajetu, one su prilično jednostavne. Ali oni tvore mnogo složenije proteine u procesu embriološkog razvoja.

Ovdje vidimo da je entropija prema ne-biološke razmatranja povećava od jaja do pilića, s obzirom na povećati u kompleksnosti proteina. Nazovimo ovo #DeltaS_ "mrtvo jaje" #.

Drugim zakonom termodinamike, #DeltaS_ "mrtvo jaje"> = q / T #, a kako toplina mora ući u jaje dok ga majka koka priprema za izleganje, to bi značilo #q> 0 # i na taj način #DeltaS> 0 #.

Jaje uvijek oslobađa toplinu i majka apsorbira toplinu iz jaja polako, tako da je jaje stalno u ravnoteži. I ako nema majke (ili inkubatora, koji radi istu stvar), jaje brzo oslobađa toplinu, čineći razvojni proces nemogućim.

PRIKUPLJANJE OVOGA STATISTIČKOM MEHANIKOM

Zatim razmotrimo ono što je poznato kao Boltzmannova definicija entropije:

#S = k_ {B} U Omega #,

gdje #k_ text {B} # je Boltzmannova konstanta i #Omega# je broj "mikro država" dosljedan s danim makrostatom koji se može vidjeti.

mikrodržava su brojni načini na koje možete zamisliti da se sustav može obnoviti držanjem istog promatranog makrostata. Recimo, imate kuću, i sve permutacije opeka uvijek će vas ostaviti s istom kućom (makroskopske promatračke moraju biti iste). Dakle, vaša kuća je "srednji prosjek" svih tih mikrostanica, za dano makroskopsko promatranje kuće.

Što se događa s našim jajetom#-># Chick priča u ovom trenutku?

Naš sustav je gotovo savršena velika kanonička cjelina, omogućuje čestice izmjene topline (uglavnom # CO_2 # i # H_2O # kroz pore) i energiju s toplinskom kupkom, gotovo održavanu u stalnoj temperaturi.

Broj mikrosustava koji su dostupni jajima manje nego što su dostupne piliću. Molekule u jajetu su jednostavnije, to ostavlja relativno manje načina da se atomi urede da vrate istu jajnu makrostatu.

Dok pilić, s mnogo složenijim proteinima itd., Ima više mikrostanica za danu makrostatu pilića (bilo da je živ ili ne!).

Dakle, nebiološka komponenta entropiji jajeta (bez razmatranja za održavanje embrionalnog rasta), kako smo to nazvali #DeltaS_ "mrtvo jaje" #, je pozitivan.

Opet, to pretpostavlja da jaje ne živi.

UZIMAJUĆI U OBZIR ENTROPIJU ZBOG GENERACIJE

Sada također moramo uključiti biološku komponentu u entropiju; to je, entropija zbog ekspresije gena potreban za održavanje rasta jajeta.

Kao što se ispostavilo, Sanchez predlaže na kraju svog rada, iako je njegov "pokušaj je nepošten" (njegove riječi), dovoljno je utvrditi da entropija zbog ekspresije gena, koju on naziva #DeltaS_ "gen" #, je negativan.

Na pola puta kroz članak, on navodi da:

#DeltaS_ "dnevni" = DeltaS_ "klasa" + DeltaS_ "gen" <0 #

ili u notaciji koja se koristi u ovom odgovoru:

#color (plava) (DeltaS_ "egg" ^ "chick" = DeltaS_ "mrtvo jaje" + DeltaS_ "gen" <0) #

To jest, entropija zbog ekspresije gena koja je potrebna za održavanje života pilića onako kako se rodi dovoljno negativan da je ukupna entropijska razlika između jaja i razvijene pilića (#DeltaS_ "jaje" ^ "chick" #) je negativan.