Hvordan hjælper den anden lov om termodynamisk med at forklare diffusion et stof på tværs af membranen?

Den anden lov om termodynamik, der siger, at entropien (lidelsen) af et isoleret system altid øges over tid, spiller en afgørende rolle i at forklare diffusion på tværs af en membran. Her er hvordan:

1. Koncentrationsgradient og entropi:

* En koncentrationsgradient repræsenterer en tilstand af lavere entropi . Molekylerne på siden af membranen med højere koncentration er mere bestilt, mens de på siden med lavere koncentration er mere spredte.

* Diffusion har en tendens til at øge entropi Ved at bevæge molekyler fra en region med høj koncentration til en region med lav koncentration. Dette skaber en mere jævnt fordelt, mindre ordnet tilstand.

2. Spontan bevægelse:

* Den anden lov dikterer, at processer forekommer spontant, hvis de fører til en stigning i systemets samlede entropi.

* Diffusion på tværs af en membran er en spontan proces, fordi det resulterer i en stigning i entropi. Molekylerne bliver mere forstyrrede, og det samlede system bliver mere tilfældigt.

3. Gratis energi:

* Den anden lov kan udtrykkes med hensyn til fri energi, som er den tilgængelige energi til at udføre arbejde. Et system vil spontant bevæge sig mod en tilstand af lavere fri energi.

* I diffusion falder systemets frie energi, når koncentrationsgradienten spredes, hvilket gør processen gunstig.

4. Membraner og barrierer:

* Membraner kan fungere som barrierer for diffusion, men de forhindrer det ikke helt.

* Den anden lov gælder stadig, men diffusionshastigheden påvirkes af faktorer som membranpermeabilitet, størrelsen af molekylerne og størrelsen af koncentrationsgradienten.

Kortfattet:

Den anden lov om termodynamik, ved at køre systemer mod øget entropi, forklarer, hvorfor diffusion på tværs af en membran forekommer spontant. Det favoriserer bevægelsen af molekyler fra områder med høj koncentration til lav koncentration, hvilket resulterer i en mere forstyrret og mindre energisk tilstand.