在将鸡蛋转化为鸡肉时,熵会增加还是减少?

在将鸡蛋转化为鸡肉时,熵会增加还是减少?
Anonim

回答:

从统计热力学的角度考虑蛋,它增加了。

然而,当包括维持生长到雏鸡所需的基因表达的负熵贡献时,桑切斯提出了整体熵。 减少.

说明:

在概念化方面,熵的定义可能是模糊的。如果不进一步定义“无序”是什么,“随机程度”部分真的难以想象。

一般熵描述

在一个明显的视线中,一只母鸡可能看起来比一个鸡蛋更“规则”,因为它更坚固。但是,有几点需要考虑:

  • 如果你考虑原点(0,0,0)并在它周围随机撒一些点,(在常数处 #R· 让我们说,经过多次尝试后,这将是一个球体。现在随意做 #R· 你会发现一个模糊的球形结构,如:

我们刚刚定义了一个蛋(卵形)的概率密度随着时间的推移,但是小鸡的概率密度定义不太明确(更难绘制)。

因此,小鸡有可能从传统的障碍(关于量子力学)的角度来看更多的熵。

此外,考虑到鸡蛋中的分子蛋白质结构,它们非常简单。但它们在胚胎发育过程中形成了更为复杂的蛋白质。

在这里,我们看到熵根据 非生物 注意事项 增加 从蛋到小鸡,给了 增加 在蛋白质的复杂性。我们称之为 #DeltaS_“死蛋”#.

根据热力学第二定律, #DeltaS_“死蛋”> = q / T#因为当母鸡准备孵化时,热量必须流入鸡蛋,这意味着 #q> 0# 因此 #DeltaS> 0#.

鸡蛋总是释放热量,母亲慢慢吸收鸡蛋的热量,使鸡蛋持续处于平衡状态。如果没有母亲(或孵化器,它做同样的事情),鸡蛋会迅速释放热量,使得发育过程变得不可能。

用统计力学来解决这个问题

接下来,让我们考虑一下所谓的 玻尔兹曼对熵的定义:

#S = k_ text {B} ln Omega#,

哪里 #k_ 文本{B}# 是玻尔兹曼常数和 ##欧米茄 是“微观状态”的数量 一贯 使用给定的宏观可观察量。

微观 是你可以想到一个系统可以重建的方式的数量保持相同的观察宏观状态相同。让我们说,你有一所房子,砖块的所有排列将永远留给你同一个房子(宏观可观察者必须是相同的)。所以,对于房子的宏观观察,你的房子是所有这些微观状态的“整体平均”。

我们的蛋怎么了#-># 小鸡故事在这一点?

我们的系统是一个几乎完美的大型规范集合,它允许热交换粒子(大多数 #CO_2##H_2O# 通过毛孔)和能量与热浴,几乎保持恒温。

鸡蛋可以使用的微系统数量 减 比小鸡更容易接近。蛋中的分子更简单,这使得原子排列相对较少的方式返回相同的蛋大颗粒。

然而,具有更多复杂蛋白质等的小鸡对于给定的小鸡巨噬细胞具有更多的微观状态(无论是否活着!)。

就这样 非生物成分 我们称之为鸡蛋的熵(不考虑维持胚胎生长) #DeltaS_“死蛋”#是的 .

同样,这假设鸡蛋没有生存。

考虑因基因表达引起的熵

现在,我们还必须将生物成分包括在熵中;那是, 由基因表达引起的熵 需要维持鸡蛋的生长。

事实证明,桑切斯在他的论文的最后提出,尽管他的“尝试是粗暴的”(他的话),但他确定由基因表达引起的熵就足够了。 #DeltaS_ “基因” #是的 .

在论文的中途,他指出:

#DeltaS_“living”= DeltaS_“class”+ DeltaS_“gene”<0#

或者在答案中使用的符号:

#color(蓝色)(DeltaS_“egg”^“小鸡”= DeltaS_“死蛋”+ DeltaS_“基因”<0)#

也就是说,由于基因表达所致的熵是维持小鸡出生时所必需的 足够消极 鸡蛋和发达的小鸡之间的整体熵差异(#DeltaS_ “蛋” ^ “小鸡” #)是 .