3.3:

3.3: 세포 내 엔탈피

Enthalpy within the Cell

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Cell Biology

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Enthalpy within the Cell

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3.2: The Second Law of Thermodynamics

3.9: Non-equilibrium in the Cell

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01:18 min

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April 30, 2023

Overview

엔탈피(H)는 화학적 및 물리적 과정의 열역학을 설명하는 데 사용됩니다. 엔탈피는 시스템의 내부 에너지(U)와 압력(P) 및 부피(V)의 수학적 곱의 합으로 정의됩니다.

H = U + PV

엔탈피는 상태 함수이기도 합니다. 특정 물질에 대한 엔탈피 값은 직접 측정할 수 없습니다. 화학적 또는 물리적 공정에 대한 엔탈피 변화만 측정할 수 있습니다. 일정한 압력(많은 화학적 및 물리적 변화에 대한 일반적인 조건)에서 발생하는 공정의 경우 엔탈피 변화(ΔH)는 다음과 같습니다.

δH = ΔU + PΔV

분젠 버너를 작동할 때 방출되는 열은 본질적으로 대기의 일정한 압력에서 발생하기 때문에 발생하는 메탄 연소 반응의 엔탈피 변화와 같습니다. 엔탈피 변화의 음수 값인ΔH < 0은 발열 반응을 나타냅니다. 양수 값인 ΔH > 0은 흡열 반응을 나타냅니다.

ΔH와 델타 G(∆G)라고 하는 자유 에너지의 변화는 Gibbs Helmholtz 방정식으로 알려진 다음 방정식과 관련이 있습니다.

δG = ΔH − TδS

우리는 일반적으로 생물학적 시스템에서 pH 7.0, 섭씨 25도 및 100킬로파스칼(1bar)에서 표준 pH, 온도 및 압력 조건을 각각 계산합니다. 세포 조건은 이러한 표준 조건과 상당히 다르므로 생물학적 반응에 대한 표준 계산 ∆G 값은 세포 내부에서 다를 수 있습니다.

이 텍스트는 Openstax, Biology 2e, <a href="https://openstax.org/books/biology-2e/pages/6-3-the-laws-of-thermodynamics">섹션 6.3: 열역학 및 Openstax의 법칙, 화학 2e, <a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/5-3-enthalpy“>섹션 5.3: 엔탈피에서 발췌

한 것입니다.

Transcript

내부 에너지 또는 E는 화학 결합에 포함된 에너지 및 입자의 무작위 운동과 같이 시스템 내에 포함된 에너지입니다. 시스템과 그 주변 환경은 시스템 간에 에너지를 전달할 수 있습니다.

시스템의 내부 에너지 변화 델타 E는 시스템으로 전달되는 총 열인 q와 시스템에서 수행된 총 작업인 w의 합과 같습니다.

대부분의 생화학 반응에서는 어떤 작업도 수행되지 않으므로 내부 에너지의 변화는 엔탈피라고 하는 다른 열역학적 기능과 동일합니다.

시스템 또는 ∆H의 엔탈피 변화는 주변 엔탈피의 동일하고 반대되는 변화를 동반합니다.

발열 과정은 시스템이 주변으로 열을 방출하고 음의 엔탈피로 표시되는 경우입니다. 흡열 과정은 시스템이 양의 엔탈피로 표시되는 열을 얻을 때입니다.

살아있는 세포는 열역학 제1법칙에 따라 발열 및 흡열 과정을 통해 주변 환경과 물질과 에너지를 교환하는 열린 시스템입니다.

Key Terms and definitions

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엔탈피 내부 에너지 압력 부피 상태 함수 엔탈피 변화 발열 흡열 깁스 헬름홀츠 방정식 표준 조건 생물학적 시스템