A entropia aumenta ou diminui durante a transformação do ovo em frango?

Responda:

Considerando o ovo do ponto de vista da termodinâmica estatística, ele aumenta.

No entanto, ao incluir a contribuição da entropia negativa da expressão gênica necessária para sustentar o crescimento em um filhote, a entropia geral é proposta por Sanchez para diminuir.

Explicação:

A definição de entropia pode ser ambígua em termos de conceitualização. A parte "grau de aleatoriedade" é realmente difícil de visualizar sem mais definir o que é "desordem".

DESCRIÇÃO GERAL DA ENTROPIA

À vista de todos, uma galinha pode parecer mais "regular" do que um ovo, dado que é mais sólida. Mas há vários pontos a serem considerados:

• Se você considera origem (0,0,0) e borrifa alguns pontos aleatoriamente ao seu redor, (a uma constante # r # digamos), depois de muitas tentativas que serão uma esfera. Agora faça isso aleatoriamente # r # e você encontrará uma estrutura esférica borrada, como:

Acabamos de definir a densidade de probabilidade de um ovo (ovóide) ao longo do tempo, mas a densidade de probabilidade de um pintinho é menos bem definida (mais difícil de plotar).

Assim, o pintinho tem potencial para ser mais entrópico do ponto de vista de uma desordem tradicional (com relação à mecânica quântica).

Além disso, considerando as estruturas de proteínas moleculares no ovo, elas são bem simples. Mas eles formam proteínas muito mais complexas no processo de desenvolvimento embriológico.

Aqui, vemos que a entropia de acordo com não biológico considerações aumenta de ovo a filhote, dada a aumentar na complexidade das proteínas. Vamos chamar isso #DeltaS_ "ovo morto" #.

Pela Segunda Lei da Termodinâmica, #DeltaS_ "ovo morto"> = q / T #e como o calor deve fluir para dentro do ovo como a galinha mãe prepara para chocar, isso significaria #q> 0 # e assim #DeltaS> 0 #.

O ovo sempre libera calor e a mãe absorve lentamente o calor do ovo, de modo que o ovo esteja continuamente em equilíbrio. E se não houver a mãe (ou uma incubadora, que faz a mesma coisa), o óvulo libera rapidamente o calor, impossibilitando o processo de desenvolvimento.

ENFRENTANDO ISSO COM MECÂNICA ESTATÍSTICA

Em seguida, vamos considerar o que é conhecido como A definição de entropia de Boltzmann:

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

Onde #k_ text {B} # é a constante de Boltzmann e #Ómega# é o número de "microestados" consistente com o macrostato dado observável.

Microstates são o número de maneiras em que você pode pensar que um sistema pode ser reconstruído mantendo o mesmo macroestado observado. Vamos dizer, você tem uma casa, e todas as permutações dos tijolos sempre deixarão você com a mesma casa (os observáveis macroscópicos devem ser os mesmos). Então, sua casa é uma "média de conjunto" de todos esses microestados, para uma dada observação macroscópica da casa.

O que acontece com o nosso ovo#-># história de garota neste momento?

Nosso sistema é um conjunto grand canonical quase perfeito, ele permite partículas de troca de calor # CO_2 # e # H_2O # através dos poros) e energia com um banho de calor, quase mantido em temperatura constante.

O número de microssistemas acessíveis a um ovo é Menos do que isso são acessíveis para o pintinho. As moléculas de um ovo sendo mais simples, isso deixa relativamente poucas maneiras de organizar os átomos para retornar o mesmo macroestado de ovo.

Por outro lado, um filhote, com proteínas muito mais complexas, etc., tem mais microestados para um determinado macrostato do filhote (vivo ou não!).

Então, o componente não biológico à entropia do óvulo (sem considerações para sustentar o crescimento embrionário), como chamamos #DeltaS_ "ovo morto" #, é positivo.

Novamente, isso pressupõe que o ovo não está vivo.

CONSIDERANDO ENTROPIA DEVIDO À EXPRESSÃO GÊNICA

Agora, devemos também incluir o componente biológico na entropia; isso é, a entropia devido à expressão gênica necessário para sustentar o crescimento do ovo.

Como se vê, Sanchez propõe no final de seu trabalho, apesar de sua "tentativa é reconhecidamente bruto" (suas palavras), é suficiente para estabelecer que a entropia devido à expressão gênica, que ele chama #DeltaS_ "gene" #, é negativo.

Na metade do trabalho, ele afirma que:

#DeltaS_ "living" = DeltaS_ "class" + DeltaS_ "gene" <0 #

ou na notação usada nesta resposta:

#color (azul) (DeltaS_ "egg" ^ "chick" = DeltaS_ "ovo morto" + DeltaS_ "gene" <0) #

Ou seja, a entropia devido à expressão gênica necessária para sustentar a vida do filhote ao nascer é negativo o suficiente que a diferença geral entropia entre o ovo eo pintinho desenvolvido (#DeltaS_ "egg" ^ "chick" #) é negativo.