Інфрачервоне випромінювання. Його використання у медицині.

Електромагнітне випромінювання у спектральному діапазоні 0,76 мкм—1 мм називають інфрачервоним (ІЧ).

За законом Віна цьому спектральному діапазону відповідає температурний у межах 3800-1,5 К. Таким чином, усі рідкі та тверді тіла за звичайних умов практично є джерелами 14-випромінювання.

За невисоких температур енергетична світність тіл мала, тому не всі тіла можна використати як джерела ІЧ-випромінювання. Через це поряд з тепловими джерелами ІЧ-випромінювання використовують також ртутні лампи та лазери. Близько 50% випромінювання Сонця теж лежить в ІЧ-ділянці спектра.

Лікувальні властивості ІЧ-випромінювання зумовлені його тепловою дією. Найефективнішим є короткохвильове ІЧ-випромінювання.

ІЧ-випромінювання проникає в тіло приблизно на 20 мм, тому більше прогріваються поверхневі шари. Терапевтичний ефект залежить від температурного градієнта, що активізує діяльність терморегулюючої системи. Лікувальний ефект зумовлює посилення кровопостачання опроміненої ділянки.

Іншим прикладом використання ІЧ-випромінювання в діагностиці є фотографування в 14-променях. За допомогою цього методу можна діагностувати шкірні та судинні захворювання.

3.3. Рекомендована література.

Перелік навчальної літератури:

9. Л.Ф. Ємчик, Я.М. Кміт «Медична і біологічна фізика».

10. О.В. Чалий «Медична і біологічна фізика».

3.4. Орієнтовна карта для самостійної роботи з літературою.

Контрольні запитання та завдання

1. Що вивчає термодинаміка?

2. Яка система називається термодинамічною?

3. Чим відрізняється живий організм як відкрита система від інших відкритих систем?

4. Сформулюйте та поясніть І принцип термодинаміки.

5. Поясніть зміст закону Гесса та його значення для біології і медицини.

6. Яка теплота називається первинною і вторинною?

7. Як формулюється II принцип термодинаміки?

8. Що розуміємо під терміном ентропія? вільна енергія?

9. Які процеси називаються зворотними? незворотними?

10. У чому суть принципу Онзагера?

11. Сформулюйте та поясніть теорему І. Пригожина.

12. Який стан живої системи називають стаціонарним та як він підтримується?

13. .Поясніть відмінність між стаціонарним станом та станом термодинамічної рівноваги.

14. Яке значення має II принцип термодинаміки для вивчення біооб'єктів?

15. Дайте тлумачення III принципу термодинаміки.

16. Поясніть властивість стаціонарного стану — автостабілізацію.

3.5. Матеріали для самоконтролю.

3.5.1 Задачі

1. В алюмінієву чашку налили гарячої води. Через певний час температури води і чашки зрівнялись. Якщо маси води і чашки однакові, а втрати внутрішньої енергії внаслідок теплообміну з повітрям не брати до уваги, то чи на однакову кількість градусів змінилися температури води і чашки?

2. Кожна речовина може перебувати в трьох агрегатних станах: твердому, рідкому і газоподібному. У якому стані величина внутрішньої енергії найбільша, якщо маса речовини незмінна?

3. Внутрішня енергія під час теплообміну самовільно переходить від тіл з вищою температурою до тіл з нижчою. Чи можна створити умови, за яких внутрішня енергія переходила б від тіл з нижчою температурою до тіл з вищою?

4. Обчисліть к.к.д. ідеальної парової турбіни, якщо температура пари в нагрівнику — 480⁰С, а в холодильнику - -80⁰С.

5. Температура льоду становить -5°С. Чи може він при цій температурі бути нагрівником?

6. Чотири молі С0₂ нагріто за сталого тиску на 100К. Обчисліть роботу розширення, зміну внутрішньої енергії газу та кількість тепла, наданого цьому газу.

7. Визначте зміну ентропії 200 г води, охолодженої від 18° до 0⁰С.

8. Шматок льоду масою 0,1 кг, що має температуру Т₁ = 240 К, перетворений у пару при 373 К. Обчисліть зміну ентропії, вважаючи, що тиск становить 10⁵ Па і підтримується сталим.

9. Визначте зміну ентропії внаслідок перетворення 10 г льоду, температурою -20⁰С, на пару при 100° С.