A metabolizmus növeli az entrópiát?

A termodinamika második főtétele szerint zárt rendszerben az entrópia csak nőhet. Vagyis az Univerzum szintjén vizsgálva a kérdést, a válasz csak az lehet, hogy az entrópia nő. Az egyes élőlény szintjén viszont más a helyzet: az élőlények képesek a szervezetükben egy alacsony entrópiájú/rendezett állapotot létrehozni és fenntartani, de ez csak azért lehet, mert az élőlények nyílt rendszerek, amelyek anyagokat és energiát vesznek fel a környezetükből. Ha a környezetet és az élőlényt együtt vizsgáljuk, akkor viszont az összes entrópia nő. A Földön, a Naprendszerben, és az Univerzumban is. Egyedül az élőlényeken belül nem. (Persze csak addig nem, amíg élnek. A halállal megindul a test lebomlása és az entrópianövekedés.)

(Bár a Földben nem vagyok teljesen biztos, mert ide áramlik be energia a Napból, így szerintem elméletileg lehetséges az entrópia csökkenése vagy állandó szinten maradása. (A bioszférában legalábbis.) De ebben nem vagyok biztos, nem vagyok fizikus.)

Remélem kielégítő volt a válaszom.

Hahó!

Ahogy figyelemmel követtem a kérdéseidet, úgy tűnt, felmerültek bizonyos fogalmi zavarok.

Először is ahogy én tanultam van nyílt rendszer (anyag és energiaáramlás van a környezettel), zárt rendszer (csak energia áramlás van a környezettel) és izolált rendszer (se anyag se energia nem cserélődik ki a környezettel). Abban a fogalomrendszerben, amit itt használtatok a zárt rendszer felet meg az izolált rendszernek. (Persze így is meg lehet fogalmazni, csak oda kell figyelni, mikor mit használnak).

Aztán nekem úgy tűnik, számodra az entalpia valami misztikus fogalom. Az entalpia definíciója: H=U+pV, ahol U a belső energia, p a nyomás és V a térfogat. Lényegében azért vezették be, mert ha belső energia változást akarunk mérni például egy reakcióban, vagy bármilyen változásnál, akkor számolnunk kell a térfogati munkával is (főleg ha gázok is játszanak a dologban). Tehát az entalpia változás megegyezik a belső energia változásával, a térfogati munkát nem számítva (állandó nyomáson szokás használni). Semmi köze nincs egy rendszer összetettségéhez.

Szó volt még a szabadentalpiáról (Gibbs-energia). Ennek definíciója G=H-TS, ahol T a hőmérséklet, S az entrópia. Ennek a segítségével meg tudjuk mondani, hogy egy reakció milyen irányban fog végbemenni.A legkisebb Gibbs-energiájú állapot lesz a legstabilabb.

Védül az élővilág nem sérti meg a termodinamika II. főtételét. Az élőlények közvetve vagy közvetlenül a Napból (vagy ásványi anyagok bontásából) származó energiát használnak fel ahhoz, hogy növeljék a rendezettséget. Ehhez tehát a környezetük entrópiáját növelni fogják (vagy legalábbis az növekedni fog), méghozzá nagyobb mértékben, mint ahogy az élőlények belső rendezettsége nő (itt a Nap is a környezetbe értendő).