ОБЩЕЕ УРАВНЕНИЕ ОСМОТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
Смолин Ю. Н.
Институт экологии человека РАТН, Москва
В рамках физической модели
нерегулярной структуры растворов типа двухжидкостной модели Ландау
для сверхтекучего гелия предложено общее уравнение состояния осмотической
ячейки, не содержащее в качестве условия достижения нулевого нетто-потока
растворителя через мембрану требования изотермичности омывающих
ее растворов. В отличие от формулы Вант-Гоффа, справедливой именно
для этого случая, наше уравнение дает не одно, а три значения
стационарного осмотического давления (ОД). Характеристика поток-давление
имеет падающий участок, вследствие чего в ячейке возникают синхронные
колебания температуры и ОД. Экспериментальная проверка уравнения
показала, что для растворов низкомолекулярных веществ (НВ) максимальное
отношение стационарных значений ОД достигало двух порядков, уменьшаясь
с повышением плотности осмотически активных частиц до величины
порядка единицы в случае глобулярных макромолекул (например, гемоглобина).
Период основной моды обнаруженных при этом колебаний ОД, в зависимости
от мол. веса растворенных веществ, составлял от десятков секунд
до 1 часа и более (околочасовой ритм). На характер колебаний сильно
влияли внешние физико-химические факторы, прежде всего температура
Т и механические воздействия. Эти данные хорошо согласуются с
описанными в литературе колебаниями локальной структуры растворов
белков и НВ (Черников, 1986; 1990), т.к. гидратированные частицы
образуют в той или иной мере синхронизированный ансамбль осмотических
микроячеек. Предложенное уравнение осмотического состояния необычно
тем, что оно содержит фундаментальные константы (постоянные Планка,
Больцмана, тонкой структуры и др.), выведенные из "первых
принципов" геометродинамики и потому имеющие ясный физический
смысл. Становится понятной глубокая общность механизмов макроскопических
квантовых явлений в клетке и сверхтекучей жидкости (термоосмотических
автоколебаний, сопряженного с ними переноса веществ против градиента
концентрации и фонтанирования жидкого гелия вблизи критической
Т). Сравнительный анализ следствий из уравнения и теории звездных
пульсаций (Дж.П. Кокс, Теория звездных пульсаций, М., "Мир",
1983) приводит к выводу о гравитационной природе колебаний ОД
и Т и макроскопических флуктуаций параметров в осмотических ячейках
самого разного уровня организации.