Билет № 10

3. Гемодинамические процессы и их количественная характеристика.

Гемодинамикой называют область биомеханики, в которой исследуется движение крови по сосудистой системе. Физической основой гемодинамики является гидродинамика.

Существует связь между ударным объемом крови (объемом крови, выбрасываемой желудочком сердца за одну систолу), гидравлическим сопротивлением периферической части системы кровообращения Х0 и изменением давления в артериях: так как кровь находится в упругом резервуаре, то ее объем в любой момент времени зависит от давления р по следующему соотношению:

v = v₀ + kp,

где k – эластичность, упругость резервуара;

v₀ – объем резервуара при отсутствии давления (р = 0).

В упругий резервуар (артерии) поступает кровь из сердца, объемная скорость кровотока равна Q.

От упругого резервуара кровь оттекает с объемной скоростью кровотока Q₀ в периферическую систему (артериолы, капилляры). Можно составить достаточно очевидное уравнение:

показывающее, что объемная скорость кровотока из сердца равна скорости возрастания объема упругого резервуара.

Пульсовая волна. При сокращении сердечной мышцы (систоле) кровь выбрасывается из сердца в аорту и отходящие от нее артерии. Если стенки этих 22б сосудов были жесткими, то давление, возникающее в крови на выходе из сердца, со скоростью звука передалось бы к периферии. Систолическое давление человека в норме равно приблизительно 16 кПа. Во время расслабления сердца (диастолы) растянутые кровеносные сосуды спадают, и потенциальная энергия, сообщенная им сердцем через кровь, переходит в кинетическую энергию тока крови, при этом поддерживается диастолическое давление, приблизительно равное 11 кПа. Пульсовая волна распространяется со скоростью 5—10 м/с и даже более. Вязкость крови и упруговязкие свойства стенок сосуда уменьшают амплитуду волны. Можно записать следующее уравнение для гармонической пульсовой волны:

где р₀ – амплитуда давления в пульсовой волне;

х – расстояние до произвольной точки от источника колебаний (сердца);

t – время;

w – круговая частота колебаний;

c – некоторая константа, определяющая затухание волны.

Длину пульсовой волны можно найти из формулы:

где Е – модуль упругости;

р – плотность вещества сосуда;

h– толщина стенки сосуда;

d– диаметр сосуда.

Билет № 11

1. Индукционные и дисперсионные силы в макромолекулах.

Индукционные взаимодействия. В нейтральных неполярных молекулах плотность электронного заряда распределенна рав-номерно относительно ядра.

Е сли рядом с такой молекулой поместить электрический заряд, то в результате электростатических взаимодействий, начальное распределение зарядов изменяется. Атом при обретает дипольный момент, индуцированный заряженной частицей.

-наведенный дипольный момент

-коэффициент поляризуемости молекулы

-локальная напряженность электрического поля в центре поляризуемой молекулы, создаваемая постоянным диполем первой молекулы.

Если одна молекула имеет постоянный дипольный момент Р₁, она может индуцировать диполь Р₂ в другой молекуле. Дебай показал, что энергия взаимодействия

В отличие от , уравнение для не содержит температуры. Дипольный момент может быть наведен мгновенно, и не зависит от теплового движения молекул.

Смещение электронов в одну сторону при поляризации молекулы соседним постоянным диполем компенсируется их смещением в противоположную сторону за счет действия такого же постоянного диполя с обратно направленным моментом, который расположен по другую сторону молекулы. Поскольку в жидких и твердых телах поляризуемая молекула испытывает симметричное влияние большого количества соседних молекул, их результирующее действие в значительной степени компенсируются.

Дисперсионные взаимодействия. Наиболее распространенным видом невалентных взаимодействий есть дисперсионные, или поляризационные взаимодействия, которые возникают между молекулами, не обладающими постоянными дипольными моментами. Основная часть подобного взаимодействия обусловлена внешними наиболее слабо связанными электронами. Природа дисперсионных взаимодействий носит квантово-механический характер и является результатом появления ''мгновенных'' диполей, которые возникают при движении электронов в молекулах, не обладающих постоянными дипольными моментами.

Когда мы говорим о сферическо-симметричном распределении плотности заряда, то имеем виду усредненную картину на протяжении некоторого времени. С учетом такого усреднения плотность электрона на некотором расстоянии от ядра действительно одинакова по всем направлениям. Но если бы удалось получить снимки мгновенной конфигурации отдельного атома, то были бы выявлены те или другие отклонения от сферической симметрии.

В гармоническом приближении движение в молекуле можно рассматривать в виделинейного гармоничного осциллятора. В низшем квантовом состоянии при n 0 n – квантовое число, значение которого определяет энергетический уровень електрона) энергия осциллятора

–частота колебаний электронного осциллятора, которая исчисляется по правилам классической механики.

Таким образом при n  0 существуют нулевые колебания с энергией , которые связаны с быстрыми движениями и смещениями заряда из положения равновесия, а следовательно, с появлением "мгновенных" дипольных моментов в молекуле, находящейся в состоянии покоя. Появление дипольного момента в одной молекуле вызывает в окружающем пространстве поле и индуцирует дипольный момент в другой молекуле. Взаимодействие этих быстроменяющихся дипольных моментов, приводит к тому, что изменение дипольного момента одного осциллятора