521

С.А. ВОЗНЕСЕНСКИЙ

ФИЗИКА И БИОФИЗИКА

Учебное пособие для фармацевтических вузов и факультетов

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ 13

ВВЕДЕНИЕ 14

Раздел I. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика 16 глава 1. Законы динамики ньютона. Законы сохранения 16

1.1. Законы Ньютона. Оcновные дифференциальные уравнения движения. 16

1.2. Законы сохранения импульса и энергии. 19

1.3. Задача о центральном ударе шаров: абсолютно упругом и абсолютно неупругом. 21

1.4 Физические основы центрифугирования. 30

Вопросы и задачи к главе I. 33 глава 2. Молекулярно-кинетическая теория газов

34

2.1 Отличия молекулярной структуры газов, жидкостей и твёрдых тел. Характер молекулярного движения в различных состояниях вещества. Аморфные и кристаллические жидкости и твёрдые тела. 34

2.2 Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов. Средняя квадратическая скорость молекул газа. 39

2.3 Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа. Распределение энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа. 44

2.4 Распределение Максвелла молекул идеального газа по абсолютным значениям их скоростей. 46

2.5. Распределение Больцмана по потенциальным энергиям молекул идеального газа. Барометрическая формула Больцмана. 49

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 2 51

Глава 3. Применение первого начала термодинамики к процессам в идеальном газе 52

3.1. Особенности термодинамического метода. Первое начало термодинамики. 52

3.2. Применение первого начала термодинамики к равновесным изопроцессам идеального газа. 56

1. Работа газа при его расширении. 56

2. Теплоёмкость. 57

3. Изопроцессы идеального газа. 58

А. Изохорный процесс. 59

Б. Изобарный процесс. 60

В. Изотермический процесс. 62

Г. Адиабатический процесс. 63

4. Политропные процессы. 68

3.3. Молярные теплоемкости идеальных газов 70

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 3 72

Глава 4. Реальные газы 74

4.1.Уравнение состояния реального газа Ван - дер - Ваальса и изотермы Ван- дер - Ваальса. 74

4.2. Изотермы Эндрюса. 76

4.3. Сравнение опытных изотерм Эндрюса и теоретических изотерм Ван - дер – Ваальса. 78

4.4 Сжижение газов. Получение низких температур. 79

Вопросы и задачи и вопросы к главе 4. 82 глава 5. Поверхностное натяжение жидкости 82

5.1 Молекулярные причины возникновения поверхностного натяжения Коэффициент поверхностного натяжения. Поверхностно-активные вещества. Адсорбция. 82

5.2 Силы поверхностного натяжение. 85

5.3 Поверхностные явления на границе твёрдой, жидкой и газообразной фазы. Краевой угол смачивания. Смачивание и несмачивание твёрдой поверхности жидкостью.89

5.4 Давление Лапласа. Капиллярные явления. 93

5.5 Методы определения коэффициента поверхностного натяжения

96

1.Метод отрыва капель. 96

2. Метод отрыва кольца. 99

Вопросы и задачи к главе 5 102

ГЛАВА 6. ВЯЗКОСТЬ ЖИДКОСТИ 103

6.1 Вязкость жидкости. Закон Ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Реологические свойства биологических жидкостей в норме и при патологиях. 103

6.2 Ламинарное течение жидкостей по цилиндрическим трубам с жёсткими стенками. Формула Пуазейля. ЗаконГагена – Пуазейля. 106

6.3 Методы определения коэффициента вязкости жидкостей. 112

1. Методкапиллярного вискозиметра (Оствальда). 112

2. Метод падающего шарика (Стокса). 114

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 6 116

ГЛАВА 7. ТВЁРДЫЕ И ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ. СТЕКЛООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА. ПОЛИМЕРЫ 117

7.1. Фазовые переходы. Плавление. Кристаллизация..Сублимация. 117

7.2. Кинетические превращения. Стеклование и размягчение. 119

7.3 Жидкие кристаллы. 121

7.4.Кристаллические модификации твёрдых кристаллов. Полиморфизм твёрдых кристаллов. 123

7.5 Механические свойства твёрдых тел. Закон Гука. Упругость и пластичность. 123

7.6 Полимеры. Их кристаллическое, стеклообразное, высокоэластическое, вязкотекучее состояние. 125

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 7 126

ГЛАВА 8. ПРОЦЕССЫ ПЕРЕНОСА 127

8.1. Диффузия. 127

8.2. Теплопроводность. 129

8.3. Вязкость. 131

8.4. Общий вид уравнений процессов переноса. 133

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 8 134

РАЗДЕЛ II КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ 135

ГЛАВА 1. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ 135

1.1. Колебания. Частота. Период. 135

1.2. Свободные незатухающие механические колебания. 136

1.3. Смещение, скорость и ускорение гармонически колеблющегося тела.

139

1.4. Энергия гармонически колеблющегося тела. 140

1.5. Свободные затухающие колебания. 142

6. Вынужденные колебания. Резонанс. 145

1.7. Автоколебания. 148

1.8. Сложение гармонических колебаний, направленных по одной прямой. Теорема Фурье. Гармонический спектр сложного колебания. 149

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 1. 153

ГЛАВА 2. МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ 153

2.1 Механические волны. Продольные и поперечные волны. 153

2.2. Уравнение и график плоской незатухающей гармонической волны.

154

2.3.Энергия волны. Поток энергии. Интенсивность. 156

ВОПРОСЫ ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 2. 158

ГЛАВА 3. ЗВУК 159

3.1. Субъективные ( физиологические) характеристики восприятия звука и их связь с объективными физическими характеристиками звуковой волны.

159

3.2 Область слышимости. 161

3.3 Закон Вебера – Фехнера. 163

3.4. Уровень интенсивности. 164

3.5. Уровень громкости. Фон. 165

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 3. 167

ГЛАВА 4. УЛЬТРАЗВУК. ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ. ИНФРАЗВУК

168

4.1. Физические свойства ультразвука. 168

1. Частотный диапазон. 168

2. Скорости распространения ультразвука 169

3. Особенности физических свойств ультразвука. 169

4. Отражение ультразвука на границе раздела сред. 170

5. Поглощение ультразвука. 171

4.2. Действие ультразвука на вещество. Биологическое действие ультразвука.

172

1. Механическое действие. 172

2. Тепловое действие. 173

3. Физико-химическое действие ультразвука. 174

4. Биологическое действие ультразвука. 174

4.3 Применение ультразвука в фармации и медицине. 174

1. Диагностика. 174

2. Терапия. 176

3. Хирургия. 177

4. Санитария и гигиена. 177

5. Фармация. 177

4.4. Источники и приёмники ультразвука 177

1. Пьезоэлектрические излучатели-приёмники 177

2. Магнитострикционные излучатели ультразвука 178

4.5. Инфразвук 179