Модуль 2. Электрические и магнитные свойства тканей и окружающей среды.

1. Термодинамика как наука. Предмет и задачи термодинамики. Первый закон термодинамики.

Термодинамика – наука, которая изучает термодинамические системы, между которыми возможен обмен энергией.

ТД система – тело или группа тел условно выделенных от окружающей среды, не обменивается с ней ни энергией, ни веществом.

Параметры:

1. Экстенсивные – зависят от n, V, m

2. Интенсивные – не зависят от n, V, m( плотность, давление, температура)

Стационарное состояние – состояние, при котором параметры системы при взаимодействии с окружающей средой не меняются с течением времени.

1. Открытые – обмен с окр. средой массой и энергией

2. Закрытые– обмен только энергией.

ТД процессы – процессы обмена энергии из одного состояния в другое ( обратимые и необратимые)

Первое начало ТД

Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение внутренней энергии системы и совершение системой работы:

Q = A+∆U

Для достаточно малых значений количества теплоты и работы и малых приращений U используют обозначения ԁQ =ԁA+ԁU ,подчеркивая этим отличие понятий количества теплоты от внутренней энергии.

2.Второй закон термодинамики (формулировки). Понятие энтропии. Термодинамическая вероятность.

Формулировка Клаузиуса – теплота самопроизвольно не может переходить от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой.

Формулировка Томсона – невозможен вечный двигатель второго рода, т. е. невозможен такой периодический процесс, единственным результатом которого было бы превращение теплоты в работу вследствие охлаждения тела.

В изолированной системе не могут протекать такие процессы, которые приводят к уменьшению энтропии системы ( еще одна формулировка второго начала тд)

( необязательно) Циклом или круговым процессом называют процесс, при котором система возвращается в исходное состояние.

Прямой цикл – соответствует тепловой машине, т. е. получает количество теплоты от некоторого тела – теплоотдатчика ( нагревателя ), совершает работу и отдает часть этой теплоты другому телу – теплоприемнику ( холодильнику )

КПД ( коэффициент полезного действия) – отношение совершенной работы к количеству теплоты, полученному рабочим веществом от нагревателя:

η = А/ Q₁

Обратный цикл – соответствует работе холодильной машины, т. е. такой системе, которая отбирает теплоту от холодильника и передает большее количество теплоты нагревателю.

Энтропия – есть функция состояния системы, разность значений которой для двух состояний равна сумме приведенных количеств теплоты при обратном переходе системы из одного состояния в другое:

∆S =₁ ∫²ԁQ_необр⁄T– в необратимом процессе сумма приведенных количеств теплоты меньше изменения энтропии.

Термодинамическая вероятность – число способов размещения частиц или число микросостояний, реализующих данное микросостояние.

3. Понятие о химическом и электрохимическом потенциале веществ. Уравнение для расчета химического и электрохимического потенциалов веществ.

. Понятие о мембранном транспорте, его биозначение, виды и особенности. Химический и электрохимический потенциалы.

Транспорт – перенос веществ через мембрану.

Виды: 1) пассивный – (G0)осуществляется в результате диффузии в сторону меньшего  и  0 - процесс самопроизвольный:

а) обычная диффузия:

Для электролитов-уравление Нернста- Планка:

Для неэлектролитов: уравнение Фика:

б) транспорт с помощью переносчиков - за счет диффузии переносчика вместе с веществом за счет эстафетной передачи от одной молекулы переносчика к другой; Уравнение Михаэлиса-Ментэн:

в) по каналам.

2) Активный транспорт. Осуществляется при затрате химической энергии против  и  (G>0), т.е. активный транспорт – это сопряженный процесс. В зависимости от вида сопряжения различают два вида активного транспорта: а) за счет гидролиза АТФ и окислительно-востановительных реакций (первичный активный транспорт) б) за счет энергии, выделямой при движении веществ по градиенту  и  (вторично активный транспорт)

3) Цитоз – уникальный способ поглощения клетки крупн.в-в и частиц и их выделение с помощью изменения структуры, формы и размеров мембраны. Явление переноса – это необратимые процессы, в результате которых в физической сстеме происходит пространственное перемещение массы, импульса, заряда, энергии и т.д.

 и  и их уравнение

Движущей силой диффузии служит разность  или - данного вещества в 2-х областях между которыми происходит диффузия.  =₀ + RT *lnC, где

0 –стандартный химпотенциал, зависящий от природы растворителя;

 - движущая сила для незаряженных частиц, т.е. их движение будет зависить от разности C в двух областях.

 - вводится для ионов, движение которых зависит не только от C, но и от потенциала поля.

=₀ + RT * lnC + Z*F

 - мера работы, необходимой для переноса 1 моль ионов из раствора с данной С и данным потенциалом в бесконечно удаленную точку в вакууме. Она складывается из работы по преодолению хим.взаимодействия и работы эл. поля.