Билет 17
1. В Средиземном море, у берегов Египта, водится удивительная рыба - фагак. Приближение опасности заставляет фагака быстро заглатывать морскую воду. При этом в его пищеводе происходит разложение продуктов питания и образование значительного количества газов. В результате тело фагака сильно раздувается, и он быстро всплывает на поверхность. Здесь он плавает вверх брюхом до тех пор, пока газы не улетучатся, а затем он опускается на дно водоёма, где укрывается в водорослях.
Живущий в тропических морях наутилус может быстро всплывать и вновь опускаться на дно. Этот моллюск живёт в закрученной спиралью раковине. Когда ему нужно подняться или опуститься, он изменяет объём внутренних полостей в своём организме.
У широко распространённого в Европе водяного паука, обитающего в стоячих или слабо проточных водах, поверхность брюшка не смачивается водой, однако, уходя в глубину, он уносит с собой приставшую к брюшку воздушную оболочку. Эта оболочка придаёт пауку запас плавучести и помогает возвращению на поверхность.
Билет 18
Справедливость первого закона термодинамики для биологии можно доказать, если живой организм изолировать от окружающей среды, измерить количество выделенной им теплоты и сравнить его с тепловым эффектом биохимических реакций внутри организма. С этой целью ещё в 1780 году Лавуазье и Лаплас помещали морскую свинку в калориметр и измеряли количество выделенной теплоты и углекислого газа. После этого определяли количество теплоты, выделяющееся при прямом сжигании исходных продуктов питания. В обоих случаях получались близкие значения.
Более точные результаты были получены при измерении количеств теплоты углекислого газа, азота и мочевины, выделенных человеком. На основании этих данных вычисляли баланс обмена белков, жиров и углеводов. И здесь совпадение оказалось достаточно хорошим.
В настоящее время калориметрические измерения позволяют делать важные выводы о жизнедеятельности человека, давать направление к диагностике некоторых заболеваний.
Недавно создан тепловизор – прибор, наглядно показывающий температурные изменения в теле человека. Этот метод позволяет распознавать самые разные недуги, связанные с воспалительными процессами, сопровождающимися повышением температуры данного участка тела.
Билет 19
1. Совместно с японскими специалистами сотрудники Института физики высоких энергий создали позиционно-чувствительный детектор, позволяющий «увидеть» поток холодных нейтронов и зарегистрировать профиль пучка. Основой этого прибора служит кристалл в виде пластины размером 58×58×0,4 мм сернистого цинка, легированного серебром и обогащённого литием.
Акт взаимодействия нейтронов с веществом кристалла вызывает ядерную реакцию с выделением энергии около 5 МэВ в виде световой вспышки. Фотоны регистрируются светочувствительными элементами, приклеенными к противоположным сторонам кристалла в точках нанесённых на них координатных сеток. Затем излучение по световодам поступает в фотоэлектронные умножители, которые вырабатывают электрические сигналы, дающие информацию о местах поглощения нейтронов (использованы ФЭУ с уникальным быстродействием, способные регистрировать отдельные фотоны).
Погрешность позиционирования частицы составляет примерно 0,5 мкм и определяется размером шага координатной сетки. В качестве световодов используются сборки из полистирольного волокна в оболочке с низким показателем преломления. Волокна сечением 0,4×0,4 мм активированы люминесцентной добавкой иттрия и отделены одно от другого плёнкой из алюминиевого майлара толщиной 50мкм.
Действие прибора было проверено во французском научном центре им. Лауэ-Ланжевена в Гренобле, где есть реактор, дающий самый большой в мире поток нейтронов. С помощью этого прибора впервые получены снимки, на которых запечатлены следы, оставленные потоком нейтронов. Сейчас создан аппарат для визуализации потока нейтронов, регистрируемого новым прибором, что позволит повысить эффективность дифракционных экспериментов, обнаруживать появление нейтронных потоков от ядерных реакторов, в частности на АЭС, в медицинских установках и др.