2. Термодинаміка відкритих медико-біологічних систем

№

п/п

Завдання для самостійної роботи

Вказівки до завдань

1

Термодинаміка. Види термо- динамічних систем. Перший закон термодинаміки.

Дати визначення термодинаміки, термодинамічної системи та її видів (закрита або ізольована та відкрита), поняття внутрішньої енергії тіла. Записати формулювання та математичний вираз І закону термодинаміки.(підр. Шевченко А.Ф. §30-31; підр. Чалий О.В. §7.1 ч.2).

2

Другий закон термодинаміки. Ентропія i термодинамічні потенціали.

Записати формулювання ІІ закону термодинаміки та поняття ентропії, термодинамічних потенціалів та вираз для зміни внутрішньої енергії відкритої однокомпонентної системи, поняття і формулу ентальпії (тепловмісту) Н. (підр. Чалий О.В. §7.1 ч.2).

3

Термодинаміка відкритих систем (спряження потоків, стаціонарний стан, теорема Пригожина).

Записати, що називається спряженням потоків, розглянути приклади 1-3 (підр. Чалий О.В. §7.2.3 ст.109-111, ч.2).

Записати визначення стаціонарного стану системи, теорему Пригожина та мінімуму виробництва ентропії. (підр. Чалий О.В. §7.2.4 ст.112-114, ч.2).

4

Значення термодинаміки та синергетики в проблемі охорони навколишнього середовища.

Дати визначення синергетики та поняття самоорганізації. Проаналізувати, яке значення термодинаміки та синергетики в проблемі охорони навколишнього середовища. (підр. Чалий О.В. §7.3 ч.2).

5

Розв’язати задачі:

1. Теплопродукція людини складає 4 ГДж за рік. Яку ентропію повинна одержати людина ззовні за цей час для підтримання гомеостазу ? Прийняти середню температуру тіла 37°С.

2. Крізь зразок сухожилля площею 3 см² і товщиною 5 мм за 2 години надходить 16 кДж теплоти. Визначити різницю температури між внутрішньою і зовнішньою поверхнями сухожилля, якщо його теплопровідність 0,46 Вт/м∙К.

3. Скільки парафіну потрібно для проведення лікувальної процедури, якщо необхідно передати 800 кДж теплоти? Температура парафіну 80°С, температура шкіри 38°С.

4. Швидкість збільшення ентропії внаслідок незворотних процесів у людини в середньому 0,6 Дж/К∙с. Скільки білків (калорійність 24,3 МДж/кг), або жирів (38,9 МДж/кг), або вуглеводів (16,7 МДж/кг) потрібно цілодобово, щоб підтримувати сталу ентропію організму ?