Приложение первого начала термодинамики к живым организмам. Различие в преобразованиях энергии в технике и в живом организме.

Справедливость первого начала для живых организмов никогда не вызывала сомнений, но в биологической термодинамике его удобнее записывать несколько в другой форме. Для животных и человека практически единственным источником свободной энергии являются пищевые продукты. Если свободную энергию, получаемую при их усвоении, обозначить G_ПИЩИ, то первое начало можно записать в таком виде:

G_ПИЩИ = ΔU + A + Q (3)

то есть энергия пищи идёт:

а) на повышение внутренней энергии организма;

б) на совершение работы и

в) на теплоотдачу в окружающую среду (организм всегда должен отдавать тепло, иначе он перегреется, что несовместимо с жизнью).

Если рассматривать состояние здорового организма за достаточно большой промежуток времени, то легко убедиться, что внутренняя энергия организма в большинстве случаев лишь колеблется в некоторых пределах, но в среднем остаётся постоянной (ΔU = 0). Тогда

G_ПИЩИ = A + Q(4)

Эта формула называется уравнением энергетического баланса. Она многократно была проверена на животных и людях. В частности, она служит основой для разработки самых разнообразных норм питания. Однако, надо помнить, что для больного человека или для человека, находящегося в необычных (экстремальных) условиях, формула (4) может быть неприменима, так как в этих случаях внутренняя энергия организма может существенно меняться (ΔU ≠ 0).