We have previously presented argume

We have previously presented arguments that there is no violation of physical principles [2,7] and, ironically, that suggesting a change in body mass to be independent of macronutrient composition would itself be a violation of the second law of thermodynamics [7]. Here, we reframe these arguments in a more pedagogically direct way and we provide simple examples.
The misunderstanding that continues to be repeated in the expression "a calorie is a calorie" appears to be exclusive reference to the first law of thermodynamics. The difficulty with this theoretical approach is that it is only part of the relevant physics and its relationship to biologic systems. The first law says that in any transformation the total energy in the system can be accounted for by the heat added to the system, the work done by the system on its environment and the change in energy content of all the components of the system. It is important to understand, however, that the first law does not say what the relative distribution between these effects will be for any process. In fact, the first law does not even allow us to say whether the process will occur at all. To understand the progress of a physical change it is necessary to understand the second law which introduces an entity known as the entropy, S, a measure of disorder in all processes. In all real (irreversible) processes, entropy increases, usually written ΔS > 0. The most common marker of increasing entropy is heat, although it is by no means the only evidence for increased entropy.
In systems at constant temperature and pressure (i.e. biologic systems)), the first and second law are combined in the Gibbs Free Energy, ΔG, which represents the maximum useful work that can be performed by the process. The actual process however, in general derives less useful work than permitted by the theoretically available ΔG due to inefficiency in energy capture. A proper accounting of entropy and efficiency must be included if we are to understand energy utilization in biological and biochemical systems.
Biological systems and thermodynamics
It is also important in the discussion of biological systems to understand that they are open systems, i.e. they take in nutrients and oxygen and excrete carbon dioxide, water, urea and other waste products, as well as heat. The importance with respect to weight considerations is that mass and energy are conserved (the more general statement of the first law of thermodynamics), but they are not conserved entirely within the organism.
To illustrate the proper interpretation of the first law of thermodynamics consider a subject whose resting energy expenditure is met by the production of 95 moles of ATP. Since oxidation of a single mole of glucose provides 38 moles of ATP, 2.5 moles of glucose will be needed to meet this individual's resting energy requirements. It is important to note that the resultant carbon dioxide, water, and heat are not retained within the organism. The useful retained energy is in the 95 moles of ATP (Figure 1B). (Similar equations could be written for lipid or protein but we restrict our discussion to glucose for simplicity).

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ก่อนหน้านี้เราได้นำเสนออาร์กิวเมนต์ที่มีว่าไม่ละเมิดหลักการทางกายภาพ [2,7] และ แดกดัน ที่แนะนำการเปลี่ยนแปลงในร่างกายโดยรวมจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ macronutrient เองจะเป็นการละเมิดกฎหมายที่สองของอุณหพลศาสตร์ [7] ที่นี่ เรา reframe อาร์กิวเมนต์เหล่านี้ในทางตรงมากขึ้น pedagogically และเรามีตัวอย่างอย่างง่ายเข้าใจผิดที่ดำเนินการในนิพจน์ "แคลอรี่มีแคลอรี่"ดูเหมือนจะ เป็นการอ้างอิงเฉพาะกฎหมายแรกของอุณหพลศาสตร์ ปัญหา ด้วยวิธีการทางทฤษฎีนี้คือ ว่า มันเป็นเพียงส่วนหนึ่งของฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องและความสัมพันธ์ของระบบอุบัติ กฎหมายแรกกล่าวว่า ในการแปลง พลังงานรวมในระบบสามารถจะลงบัญชี โดยความร้อนที่เพิ่มลงในระบบ งานที่ทำ โดยระบบในสภาพแวดล้อมและการเปลี่ยนแปลงในเนื้อหาพลังงานของส่วนประกอบทั้งหมดของระบบ จึงควรทำความเข้าใจ อย่างไรก็ตาม ว่า กฎหมายแรกไม่พูดอะไรการกระจายสัมพัทธ์ระหว่างลักษณะพิเศษเหล่านี้จะมีกระบวนการ ในความเป็นจริง กฎหมายแรกไม่ได้ให้เรากล่าวว่า กระบวนการจะเกิดขึ้นทั้งหมด เข้าใจความคืบหน้าของการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ ได้เข้าใจกฎหมายสองที่แนะนำเอนทิตีเป็นเอนโทรปี S วัดในกระบวนการทั้งหมด จริงทุกขั้นตอน (ให้) เอนโทรปีเพิ่มขึ้น จะเขียน ΔS > 0 เครื่องหมายทั่วไปของเอนโทรปีเพิ่มขึ้นเป็นความร้อน แม้ว่าจะเป็นโดยไม่มีหลักฐานเฉพาะสำหรับเอนโทรปีเพิ่มขึ้นในระบบที่อุณหภูมิคงและความดัน (เช่นอุบัติระบบ)), และสองกฎหมายจะรวมในการกิ๊บส์ ΔG ซึ่งแสดงถึงการทำงานเป็นประโยชน์สูงสุดสามารถดำเนินการตามกระบวนการ กระบวนการจริงอย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปมาทำงานมีประโยชน์น้อยกว่าที่ได้รับอนุญาตจาก ΔG ครั้งแรกราคาว่างจาก inefficiency ในจับพลังงาน บัญชีที่เหมาะสมของเอนโทรปีและประสิทธิภาพต้องอยู่ถ้าเราจะเข้าใจการใช้ประโยชน์พลังงานในระบบชีวภาพ และชีวเคมีอุณหพลศาสตร์และระบบชีวภาพนอกจากนี้ยังเป็นสิ่งสำคัญในการสนทนาในระบบชีวภาพจะเข้าใจว่า จะเปิดระบบ เช่นพวกสารอาหารและออกซิเจน และขับถ่ายคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ ยูเรีย และอื่น ๆ เสีย รวมทั้งความร้อน มีความสำคัญเกี่ยวกับการพิจารณาน้ำหนักมวลและพลังงานใช้อยู่ (งบทั่วไปกฎหมายแรกของอุณหพลศาสตร์), แต่พวกเขามีอยู่ทั้งหมดภายในสิ่งมีชีวิตที่เพื่อแสดง ความเหมาะสมของกฎหมายแรกของอุณหพลศาสตร์พิจารณาเรื่องรายจ่ายพลังงานที่มีที่พักเป็นไปตามตามการผลิตของไฝ 95 ของ ATP เนื่องจากการเกิดออกซิเดชันของโมลเดียวน้ำตาลกลูโคสมีไฝ 38 ของ ATP, 2.5 โมลของกลูโคสจะต้องตอบสนองนี้บุคคลของพักผ่อนความต้องการพลังงาน โปรดทราบว่า ผลแก่คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และความร้อนจะไม่สะสมในสิ่งมีชีวิตที่ได้ ประโยชน์สะสมพลังงานเป็นไฝ 95 ของ ATP (รูปที่ 1B) (สามารถเขียนสมการคล้ายไขมันหรือโปรตีน แต่เราจำกัดการสนทนาของเรากับกลูโคสราย)

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เราได้นำเสนอไปก่อนหน้านี้มีข้อโต้แย้งว่ามีการละเมิดหลักการทางกายภาพ [2,7] และกระทบกระเทียบที่ชี้ให้เห็นการเปลี่ยนแปลงในมวลกายที่จะเป็นอิสระขององค์ประกอบของธาตุอาหารหลักของตัวเองจะมีการละเมิดกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ [7] ที่นี่เราวางใหม่ขัดแย้งเหล่านี้ในทางที่ขึ้นตรง pedagogically และเราให้ตัวอย่างง่ายๆ.
ความเข้าใจผิดที่ยังคงต้องทำซ้ำในสำนวนที่ว่า "แคลอรี่เป็นแคลอรี่" ที่ดูเหมือนจะเป็นพิเศษในการอ้างอิงกฎหมายแรกของอุณหพลศาสตร์ ความยากลำบากด้วยวิธีการทางทฤษฎีนี้ก็คือว่ามันเป็นเพียงส่วนหนึ่งของฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องและความสัมพันธ์กับระบบทางชีววิทยา กฎข้อที่หนึ่งกล่าวว่าในการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ที่พลังงานทั้งหมดในระบบสามารถนำมาใช้ด้วยความร้อนที่เพิ่มให้กับระบบงานที่ทำโดยระบบในสภาพแวดล้อมและการเปลี่ยนแปลงในเนื้อหาของการใช้พลังงานของส่วนประกอบทั้งหมดของระบบ มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะเข้าใจ แต่ที่กฎข้อแรกไม่ได้พูดในสิ่งที่การกระจายความสัมพันธ์ระหว่างผลกระทบเหล่านี้จะเป็นกระบวนการใด ๆ ในความเป็นจริงกฎข้อแรกไม่ได้ช่วยให้เราสามารถบอกได้ว่ากระบวนการที่จะเกิดขึ้นในทุก เพื่อให้เข้าใจถึงความคืบหน้าของการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพที่มีความจำเป็นต้องเข้าใจกฎหมายที่สองที่แนะนำนิติบุคคลที่เรียกว่าเอนโทรปี, S, วัดของความผิดปกติในกระบวนการทั้งหมด ในทุกที่แท้จริง (กลับไม่ได้) กระบวนการการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีมักจะเขียนΔS> 0 เครื่องหมายพบมากที่สุดของเอนโทรปีของการเพิ่มความร้อนแม้ว่ามันจะเป็นโดยไม่ได้หมายความเพียงหลักฐานสำหรับเอนโทรปีเพิ่มขึ้น.
ในระบบที่อุณหภูมิและความดันคงที่ (เช่นทางชีววิทยา ระบบ)) ซึ่งเป็นกฎข้อแรกและครั้งที่สองจะรวมกันในกิ๊บส์พลังงานฟรี, ΔGซึ่งหมายถึงการทำงานที่มีประโยชน์สูงสุดที่สามารถดำเนินการโดยกระบวนการ กระบวนการที่เกิดขึ้นจริงอย่างไรก็ตามในบุคลากรทั่วไปทำงานที่เป็นประโยชน์น้อยกว่าที่ได้รับอนุญาตโดยΔGใช้ได้ในทางทฤษฎีอันเนื่องมาจากการขาดประสิทธิภาพในการจับกุมพลังงาน บัญชีที่เหมาะสมของเอนโทรปีและมีประสิทธิภาพจะต้องรวมถ้าหากเราจะเข้าใจการใช้พลังงานในระบบชีวภาพและชีวเคมี. ระบบทางชีวภาพและอุณหพลศาสตร์ยังเป็นสิ่งสำคัญในการอภิปรายของระบบชีวภาพที่จะเข้าใจว่าพวกเขามีระบบเปิดคือพวกเขาใช้เวลาในการสารอาหารและออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ขับถ่ายน้ำยูเรียและของเสียอื่น ๆ เช่นเดียวกับความร้อน ความสำคัญที่เกี่ยวกับน้ำหนักการพิจารณาก็คือว่ามวลและพลังงานป่าสงวน (คำสั่งทั่วไปมากขึ้นของกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์) แต่พวกเขาจะไม่ได้รับการอนุรักษ์อย่างสิ้นเชิงภายในมีชีวิต. เพื่อแสดงให้เห็นความหมายที่ถูกต้องของกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์พิจารณา เรื่องที่มีการใช้พลังงานที่พักผ่อนจะพบจากการผลิตจาก 95 โมลของเอทีพี นับตั้งแต่การเกิดออกซิเดชันของไฝเดียวของน้ำตาลกลูโคสให้ 38 โมลของเอทีพี 2.5 โมลของกลูโคสจะได้รับการตอบสนองความจำเป็นในการพักผ่อนของแต่ละคนนี้ต้องการพลังงาน มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะทราบว่าผลคาร์บอนไดออกไซด์น้ำและความร้อนจะไม่เก็บภายในสิ่งมีชีวิต พลังงานที่เก็บไว้มีประโยชน์อยู่ใน 95 โมลของเอทีพี (รูปที่ 1B) (สมการที่คล้ายกันอาจจะเขียนขึ้นสำหรับไขมันหรือโปรตีน แต่เรา จำกัด การสนทนาของเราเป็นน้ำตาลกลูโคสสำหรับความเรียบง่าย)

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เราได้เคยนำเสนออาร์กิวเมนต์ที่ไม่ละเมิดหลักการ 2,7 [ กายภาพ ] และแดกดันที่แนะนำการเปลี่ยนแปลงในร่างกายมวลเป็นอิสระของอาหารองค์ประกอบจะตัวเองจะเป็นการฝ่าฝืนกฎหมายที่สองของอุณหพลศาสตร์ [ 7 ] ที่นี่เรา reframe อาร์กิวเมนต์เหล่านี้ในวิธีการโดยตรงมากขึ้น pedagogically
และเราให้ตัวอย่างง่ายๆความเข้าใจผิดที่ยังคงที่จะทำซ้ำในการแสดงออก " แคลอรี่เป็นแคลอรี่ " ดูเหมือนจะพิเศษอ้างอิงถึงกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ . ความยากง่ายด้วยวิธีการทางทฤษฎีนี้ก็คือว่ามันเป็นเพียงส่วนหนึ่งของฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้อง และความสัมพันธ์ของระบบทางชีววิทยา .ข้อแรก กล่าวว่าในการเปลี่ยนแปลงพลังงานรวมในระบบสามารถคิดโดยความร้อน เพิ่มระบบ งานที่ทำโดยระบบในสภาพแวดล้อมและการเปลี่ยนแปลงในพลังงานที่ได้จากส่วนประกอบทั้งหมดของระบบ มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะเข้าใจ อย่างไรก็ตาม กฎหมายแรกไม่ได้พูดสิ่งที่การกระจายสัมพัทธ์ระหว่างผลกระทบเหล่านี้จะดำเนินการใด ๆในความเป็นจริงกฎหมายแรกไม่ได้ช่วยให้เราสามารถพูดได้ว่ากระบวนการที่เกิดขึ้นทั้งหมด เข้าใจถึงความคืบหน้าของการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพมันเป็นสิ่งจำเป็นที่จะเข้าใจสองกฎหมายที่แนะนำองค์กรที่รู้จักกันเป็นค่าของการวัดความผิดปกติในกระบวนการทั้งหมด ในจริงทั้งหมด ( กลับไม่ได้ ) กระบวนการเพิ่มเอนโทรปี มักจะเขียนΔ S > 0เครื่องหมายที่พบบ่อยที่สุดของเอนโทรปีเพิ่มความร้อน ถึงแม้ว่ามันไม่มีทางได้หลักฐานเพิ่มเอนโทรปี .
ในระบบที่อุณหภูมิและความดันคงที่ ( เช่นระบบทางชีววิทยา ) , กฎข้อที่หนึ่งและจะรวมกันในเสรีพลังงาน Δกรัม ซึ่งแสดงถึงประโยชน์สูงสุดที่สามารถแสดง โดยกระบวนการ กระบวนการที่เกิดขึ้นจริง อย่างไรก็ตามโดยทั่วไปมาจากการทำงานที่เป็นประโยชน์น้อยกว่าได้รับอนุญาตตามทฤษฎีของΔ G เนื่องจากประสิทธิภาพในการจับพลังงาน เป็นบัญชีที่เหมาะสมของเอนโทรปีและประสิทธิภาพจะต้องรวมถ้าเราเข้าใจการใช้พลังงานในระบบชีวภาพและชีวเคมีและชีววิทยา
.
ระบบอุณหพลศาสตร์ยังเป็นสิ่งสำคัญในการอภิปรายของระบบชีวภาพ ที่จะเข้าใจพวกเขาเป็นระบบเปิด คือ พวกเขาใช้เวลาในสารอาหารและออกซิเจนและขับคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ ยูเรีย และผลิตภัณฑ์อื่น ๆเสีย เช่นเดียวกับความร้อน ความสำคัญเกี่ยวกับการพิจารณาน้ำหนักที่มวลและพลังงานอนุรักษ์ ( งบทั่วไปของกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ )แต่พวกเขาจะไม่เพื่อทั้งหมดภายในสิ่งมีชีวิต .
ถึงตีความที่เหมาะสมของกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์พิจารณาเรื่องที่พัก การใช้พลังงานจะพบโดยการผลิต 95 ไฝ ATP . เนื่องจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของกลูโคสมีไฝไฝเดียว 38 ATP 2.5 โมลกลูโคสจะต้องเจอคนๆนี้พักผ่อนความต้องการพลังงานมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะทราบว่าเป็นผลของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และความร้อนไม่สะสมในสิ่งมีชีวิต . ประโยชน์สะสมพลังงานใน 95 ไฝของเอทีพี ( รูปที่ 1A ) ( สมการที่คล้ายกันอาจจะเขียนไขมัน หรือโปรตีน แต่เราจำกัดการสนทนาของเรากับกลูโคส
ความเรียบง่าย )