С точки зрения термодинамики, термодинамической системой (ТДС) называют любую часть пространства окруженного оболочкой. ТДС могут быть изолированные -не обмениваются с окружающей средой ни энергией, ни веществом  замкнутые системы - обмениваются только энергией и открытые - обмениваются и энергией и веществом.Первый закон термодинамики: U = Q  W , где Q - тепло поглощенное системой, U - изменение внутренней энергии системы, W – работа, взятая со знаком “минус”, если она совершена системой над ее окружением, и со знаком “плюс”, если работа совершена над системой. Внутренняя энергия - это сумма кинетической и потенциальной энергии всех атомов и молекул термодинамической системы.

Термодинамическая система характеризуется экстенсивными и интенсивныит термодинамическими параметрами. ЭКСТЕНСИВНЫМИ называют параметры, которые зависят от общего количества вещества в системе (например, масса m, объем V ). ИНТЕНСИВНЫМИ называют параиетры, не зависящие от общего количества вещества в системе (температура, давление, молярная концентрация). ОБРАТИМЫМИ называют циклические процессы, при которых обратный переход системы в первоначальное положение не требует затрат энергии извне. НЕОБРАТИМЫМИ называют циклические процессы, при которых возврат системы в исходное состояние требует затрат энергии извне.

Мерой необратимости процессов является ЭНТРОПИЯ (S) - равная отношению тепла Q , производимого в обратимом изотермическом процессе, к абсолютной температуре T , при которой протекает процесс :

S = Q/T. Кроме энтропии, в термодинамике используется понятие приведенной теплоты, под которой подразумевают величину: Qпр = Q / T

СТАТИСТИЧЕСКОЕ ТОЛКОВАНИЕ ЭНТРОПИИ: S = k ln W, где k - постоянная Больцмана ( 1,38х 10 ^-²³ Дж/ К), ln - натуральный логарифм ( по основанию e = 2,71...), а W - термодинамическая вероятность, она представляет собой количество способов, комбинаций элементов системы, с помощью которых реализуется данное состояние.

Общее изменение энтропии в открытой системе, обменивающейся с внешней средой энергией и веществом, может быть равно нулю, больше нуля, или меньше нуля. Состояние системы, при котором ее параметры со временем не изменяются, но происходит обмен веществом и энергией с окружающей средой называется стационарным. Критерием стационарности системы является равенство нулю общего изменения энтропии и свободной энергии внутри системы. Теорема Пригожина: в стационарном состоянии скорость возрастания энтропии, обусловленная протеканием необратимых процессов, имеет положительное и минимальное из всех возможных значение. Для живого организма характерно постоянство параметров состояния во времени, которое называется гомеостазом. Гомеостаз – это стационарное состояние организма

БИОРЕОЛОГИЯ - учение о деформациях и текучести жидких сред организма. При течении реальной жидкости отдельные ее слои воздействуют друг на друга с силами, касательными к слоям. Это явление называется внутренним трением или вязкостью ().Сила внутреннего трения (F_тр) пропорциональна площади S взаимодействующих слоев и тем больше, чем больше скорость их относительного движения, т.е. dv/dx: F_тр =  S dv/dx - Это уравнение Ньютона. Ньютоновскими называют жидкости, вязкость которых зависит только от ее природы и температуры. Неньютоновскими называют жидкости, вязкость которых зависит не только от ее природы и температуры, но и от градиента скорости. Основными методами измерения вязкости крови в настоящее время являются: капиллярный, вискозиметр Гесса и ротационный. Капиллярный метод основан на формуле Пуазейля и заключается в измерении времени протекания через капилляр жидкости известной массы под действием силы тяжести при определенном перепаде давлений. Капиллярными вискозиметрами измеряют вязкость от 10^-5 до 10⁴ Пас.

Вискозиметр Гесса состоит из двух капилляров, один из которых заполняется дистиллированной водой, а второй исследуемой жидкостью.

Ротационные вискозиметры состоят из двух соосных тел, например, цилиндров, между которыми находится жидкость. Один из цилиндров (ротор) вращается, а другой неподвижен. Вязкость определяют по угловой скорости ротора, создающего определенный момент силы на неподвижном цилиндре, или по моменту силы, действующему на неподвижный цилиндр, при заданной угловой скорости вращения ротора.

Основной причиной, передвижения реальной жидкости по сосудам является разностью давлений в начале и в конце сосудов. В кровеносной системе эту разность давлений обеспечивает работа сердца.

Течение крови зависит как от свойств крови, так и от свойств кровеносных сосудов. Механические свойства кровеносных сосудов определяются главным образом свойствами коллагена, эластина и гладких мышечных волокон.

Деформация кровеносного сосуда как результат действия давления изнутри на упругий сосуд определяется уравнением Ламе :

 = pr/h , где  - механическое напряжение, p - давление, r - радиус внутренней части сосуда, h - толщина сосуда.

37. Физические основы гемодинамики.

Гемодинамикой называют область биомеханики, в которой исследуется движение крови по сосудистой системе. Основная задача гемодинамики - установить взаимосвязь между основными гемодинамическими показателями, а также их зависимость от физических параметров крови и кровеносных сосудов. Физической основой гемодинамики является гидродинамика. Течение крови зависит как от свойств крови, так и от свойств кровеносных сосудов. К основным гемодинамическим показателям относятся давление и скорость кровотока. Давление - это сила, действующая со стороны крови на сосуды, приходящаяся на единицу площади: Р = F/S. Различают объемную и линейную скорость кровотока. Объемной скоростью Q называют величину, численно равную объему жидкости, протекающему в единицу времени через данное сечение трубы : Q = V/ t [м³ / с]. Линейная скорость представляет путь, проходимый частицами в единицу времени: V = l / t [м / с]. Линейная скорость и объемная связаны простым соотношением: Q = VS. Так как жидкость несжимаема, то через любое сечение трубы в единицу времени протекают одинаковые объемы жидкости:

Сердечно-сосудистую систему можно представить в виде замкнутой, многократно разветвленной и заполненной кровью системы трубок с эластичными стенками. Движение крови осуществляется благодаря ритмическим сокращениям сердца.

Количество крови Q, протекающее через поперечное сечение участка сосудистой системы в единицу времени и называемое объемной скоростью кровотока, зависит от разности давлений в начале и конце участка и его сопротивления току крови.

37. Общие закономерности движения крови по кровеносному руслу.

Сопротивление току крови, а следовательно и падение давления на различных участках сосудистой системы весьма различны. Оно зависит от общего просвета и числа сосудов в разветвлении. Наибольшее падение давления крови - не менее 50% от начального давления – происходит в артериолах. Число артериол в сотни раз больше числа крупных артерий при сравнительно небольшом увеличении общего просвета сосудов. Поэтому потери давления от пристеночного трения в них весьма велики. Общее число капилляров еще больше, однако длина их настолько мала, что падение давления крови в них хотя и существенно, но меньше, чем в артериолах.

В сети венозных сосудов, площадь сечения которых в среднем в два раза больше площади сечения соответствующих артерий, скорость течения крови невысока и падения давления незначительны. В крупных венах около сердца давление становится на несколько миллиметров ртутного столба ниже атмосферного. Кровь в этих условиях движется под влиянием присасывающего действия грудной клетки при вдохе.

Течение крови в сосудистой системе в нормальных условиях имеет ламинарный характер. Оно может переходить в турбулентное при нарушении этих условий, например, при резком сужении просвета сосудов. Подобные явления могут иметь место при неполном открытии или, наоборот, при неполном закрытии сердечных или аортальных клапанов.

37. Гидравлическое сопротивление сосудов. Гидравлическое сопротивление разветвлённых участков.

Гидравлическое сопротивление сосудов X = 8 l  /(R⁴), где l — длина сосуда, R — его радиус,  — коэффициент вязкости, вводится на основании аналогий законов Ома и Пуазейля (движение электричества и жидкости описываются общими соотношениями).

Аналогия между электрическим и гидравлическим сопротивлениями позволяет использовать правило нахождения электрического сопротивления последовательного и параллельного соединений проводника, для определения гидравлического сопротивления системы последовательно или параллельно соединенных сосудов. Так, например, общее гидравлическое сопротивление последовательно и параллельно соединенных сосудов находится по формулам:

Х = Х₁ + Х₂ + Х₃ + … + Х_N

X = (1/X₁ + 1/X₂ + 1/X₃ + …+ 1/X_N)^-1