- •4. Сложение колебаний, направленных вдоль одной прямой и во взаимно перпендикулярных направлениях.
- •5. Сложные колебания. Гармонический спектр сложных колебаний, теорема Фурье. Разложение колебаний в гармонический спектр.
- •7. Уравнение волны. Энергетические хар-ки волны.
- •8. Излучатели и приемники уз.
- •10. .Взаимодействие уз с вещ: деформация, кавитация, выделение тепла, хим. Р-ции.
- •15. Характеристики слухового ощущения и их связь с физическими характеристиками звука. Закон Вебера-Фехнера. Уровни интенсивности, уровни громкости звука и единицы их измерения.
- •16. Аудиометрия и фонокардиография.
- •17. Физические основы работы аппарата восприятия звука.
- •18. Поглощение и отражение звуковых волн, акустический импеданс. Реверберация
- •19.(Дописать от руки) Основные понятия гидродинамики. Условие неразрывности струи. Уравнение Бернулли.
- •20. Вязкость жидкости. Уравнение Ньютона. Единицы вязкости. Кровь как неньютоновская жидкость. Феномен Фареуса-Линдквиста. Факторы, влияющие на вязкость крови в живом организме.
- •23. Методы измерения вязкости жидкостей, определение вязкости крови.
- •48. Организм как открытая система. Теорема Пригожина.
- •61. Электрическое поле и его характеристики
- •62. Электрический диполь. Поле диполя. Диполь в электрическом поле.
- •63. . Понятие о мультиполе. Волокно миокарда как диполь.
- •27. Дипольный эквивалентный эл-кий генератор сердца.
- •65. Физические основы электро- и векторкардиографии. Теория Эйнтховена.
- •66. Аппараты для электрокардиографии.
- •67. Переменный ток и его физические хар-ки.
- •68. Цепь тока с активным сопротивлением.
- •69. Цепь с индуктивным сопротивлением.
- •70. Цепь с емкостным сопротивлением.
- •72. Электропроводность электролитов
- •74. Электропроводность биотканей для переменного . Зав-сть импеданса от частоты тока.
- •75. Реография как диагностический метод
- •76. Оценка жизнеспособности тканей путем измерения импеданса ткани при различных частотах переменного тока.
- •77. Основы импедансной плетизмографии.
- •78. Эл-кий импульс, импульсный ток и их хар-ки.
- •79. Электровозбудимость тканей.Реобаза.Хронаксия.
- •80. Генератор импульса(релаксационного колебания) и их практическое применение.
- •81. Эл-ный осциллограф
- •82. Дифференцирующая цепь.
- •83. Интегрирующая цепь.
- •84. . Электронные стимулятоы. Низкочаст. Физиотерапевт. Аппаратура.
- •85. Генераторы гармонических колебаний на транзисторе
- •86. Схема аппарата увч-терапии.Терапевтический контур.
- •87. Воздействие переменным электрическим полем.
- •88. Воздействие переменным магнитным.
- •89. Воздействие электромагнитными волнами.
- •90. Диатермия,дарсонвализация,диатермокоагуляция, диатермотомия.
- •91. . Общая схема съема, передачи и регистр. Мед –биол. Информации
- •92. . Электроды для съема сигнала.
- •94. Пьезоэлектрический эффект и его применение
- •95. . Биоуправляемые и энергетические датчики и их характеристики.
- •96. .Датчики температуры тела
- •98. Датчики параметров сердечно - сосуд. Системы.
- •100. Принцип работы мед. Приборов, регистр. Биопо-тенциалы.
- •101. Амплитудная характеристика усилителя. Амплитудные искажения и их предупреждение.
- •102. 65. Частотная хар-ка ус-теля. Линейные искажения.
- •108. Явление полного внутреннего отражения. Волоконная оптика
- •109. Линзы. Аберрация линз
- •110. Оптическая система глаза
- •112. . Увеличение и предел разрешения оптических микроскопов. Формула Аббе.
- •113. Специальные приемы оптической микроскопии
- •114. Общие свойства электромагнитных волн
- •116. Дифракция. Принцип Гюйгенса-Френеля
- •117. Интерференционные и дифрационные приборы
- •119. 120.
- •152. Физические основы применения рентгеновского излучения в медицине
- •153. 153,155 Защита от ионизирующего излучения(ии)
- •3 Вида защиты: защита временем, расстоянием и материалом.
- •154. Основы рентгеновской компьютерной томографии(кт)
- •155. В 153
- •156. Радиоактивность(р).Виды распада.
20. Вязкость жидкости. Уравнение Ньютона. Единицы вязкости. Кровь как неньютоновская жидкость. Феномен Фареуса-Линдквиста. Факторы, влияющие на вязкость крови в живом организме.
При течении реальной жидкости отдельные слои ее воздействуют друг на друга с силами, касательными к слоям. Это явление называют внутренним трением или вязкостью.
Рассмотрим течение вязкой жидкости между двумя твердыми пластинками (рис. 7.1), из которых нижняя неподвижна, а верхняя движется со скоростью ив. Условно представим жидкость в виде нескольких слоев 1, 2, 3 и т. д. Слой, «прилипший» ко дну, неподвижен. По мере удаления от дна (нижняя пластинка) слои жидкости имеют все большие скорости (v-, < v2 < v3 < ...), максимальная скорость ив будет у слоя, который «прилип» к верхней пластинке.
Слои воздействуют друг на друга. Так, например, третий слой стремится ускорить движение второго, но сам испытывает торможение с его стороны, а ускоряется четвертым слоем и т. д. Сила внутреннего трения пропорциональна площади S взаимодействующих слоев и тем больше, чем больше их относительная скорость. Так как разделение на слои условно, то принято выражать силу в зависимости от изменения скорости на некотором участке в направлении х, перпендикулярном скорости, отнесенного к длине этого участка, т. е. от величины du/dx — градиента скорости (скорости сдвига):
Это уравнение Ньютона. Здесь п — коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом внутреннего трения, или динамической вязкостью (или просто вязкостью). Вязкость зависит от состояния и молекулярных свойств жидкости (или газа).
Единицей вязкости является паскалъ-секунда (Па • с). В системе СГС вязкость выражают в пуазах (П): 1 Па • с = 10 П.
Для многих жидкостей вязкость не зависит от градиента скорости, такие жидкости подчиняются уравнению Ньютона (7.1), и их называют ньютоновскими. Жидкости, не подчиняющиеся уравнению (7.1), относят к неньютоновским. Иногда вязкость ньютоновских жидкостей называют нормальной, а неньютоновских — аномальной.
Жидкости, состоящие из сложных и крупных молекул, например растворы полимеров, и образующие благодаря сцеплению молекул или частиц пространственные структуры, являются неньютоновскими. Их вязкость при прочих равных условиях много больше, чем у простых жидкостей. Увеличение вязкости происходит потому, что при течении этих жидкостей работа внешней силы затрачивается не только на преодоление истинной, ньютоновской, вязкости, но и на разрушение структуры. Кровь является неньютоновской жидкостью.
21.
22.
23. Методы измерения вязкости жидкостей, определение вязкости крови.
Совокупность методов измерения вязкости называют вискозиметрией, а приборы, используемые для таких целей, — вискозиметрами. Рассмотрим наиболее распространенные методы вискозиметрии.
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.
Капиллярный вискозиметр применяется для определения вязкости крови.
Метод падающего шарика используется в вискозиметрах, основанных на законе Стокса. Из формулы (7.15) находим
2(р- рж)г*ё
Таким образом, зная величины, входящие в правую часть этой формулы, и измеряя скорость равномерного падения шарика, можно найти вязкость данной жидкости.
Предел измерений вискозиметров с движущимся шариком составляет 6 • 104 - 250 Па * с.
Применяются также ротационные вискозиметры, в которых жидкость находится в зазоре между двумя соосными телами, например цилиндрами. Один из цилиндров (ротор) вращается, а другой неподвижен. Вязкость измеряется 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.
С помощью ротационных вискозиметров определяют вязкость жидкостей в интервале 1 —105 Па • с, т. е. смазочных масел, расплавленных силикатов и металлов, высоковязких лаков и клеев, глинистых растворов и т. п.
В ротационных вискозиметрах можно менять градиент скорости, задавая разные угловые скорости вращения ротора. Это позволяет измерять вязкость при разных градиентах и установить зависимость г, = f(dv/dx), которая характерна для неньютоновских жидкостей.
В настоящее время в клинике для определения вязкости крови используют вискозиметр Гесса с двумя капиллярами.
Отношение вязкости крови к вязкости воды при той же температуре называют относительной вязкостью крови.
24.
25.Физические принципы определения давления и скорости движения крови. Регуляция давления и скорости кровотока на входе в капилляр осущ. за счет сужения или расшир. артериол.Различн. органы имеют разную ультраструктуру капилляров.Диаметр пор в капиллярной стенке-100 нм.Проницаемость изменяется вдоль капилляра, возрастая от артериального конца к венозному.Нарушения гемодинамических показателей сосудистой сист.приводят к нарушению обмена в-в.Различают два основных механизма переноса вещ-в:1.транскапиллярный диффузионный обмен молекулами, обусловленный различием концентраций этих мол-л по разные стороны стенки сосудов и2.фильтрационно-реабсорбционный механизм - движение вместе с жидкостью через поры в капиллярной стенке под действием градиента давления Результирующие скорости переноса в-ва тем и др механ-мом связаны между собой, поск. градиенты давлений и концентраций связаны через осмотич. эффекты.При фильтрационно-реабсорбционных процессах вода и растворенные в ней соли проходят через стенку капилляра благодаря неоднородности ее структуры.Направл-е и скорость движения воды через различн. поры в капиллярн. стенке опред-ся гидростатическим и онкотическим давлениями в плазме и в межклеточной жидкости:q = f((P -Р )-(Р -Р )),где q – объемн.скорость движ-я воды через капиллярн. стенку,Рга — гидростатическое давление в капилляре,Р^- гидростатич.давлен. в тканевой жидкости, Рот -онкотическое давлен.тканевой жидкости,Рок– онкотич.давлен.плазмы в капилляре.Коэффициент фильтрации (коэффициент проницаемости) f опред-ся вязкостью фильтрующейся жидкости, размерами пор и их кол-вом.Под действием Р^, Рот жидк-ть стремится выйти из капилляра в ткани (фильтрация), а под действ. Р , Рок - возвратиться обратно в капилляр (реабсорбция). Если знак q положит., то происх.фильтрация, если отриц.-реабсорбция.При норм.условиях давление в начале капилляра Ра=30-35мм рт. ст., а в конце егоР=13-17мм рт.ст.Гидростат.давл. в межклеточн.жидкости обычно не болееР=3мм рт.ст.Т.к.стенки капилляров пропускают небольшие мол-лы, концентрация этих мол-л и осмотич.давл.в плазме и в межклеточной жидкости примерно одинаковы.Крупн.мол-лы белков плазмы с большим трудом проходят через стенки капилляров, в рез-те выравнивания концентрац.белков за счет диффузионных процесс.не происходит. Между плазмой и межклеточной жидкостью создается градиент концентрации белков,и градиент коллоидно-осмотического (онкотического) давления.Онкотич.давл.плазмы Рок=25мм рт.ст.,а онкотич.давл.в ткани Рот=5мм рт.ст.Градиент гидростатич.давл.вдоль капилляра при норм.физиологич.условиях приводит к тому,что фильтрация происх.в артериальном конце, а реабсорбция - в венозном конце капилляра.
26.
27. Особенности молекулярного строения жидкостей.Жидкости изотропны,они явл-ся аморфными телами.Внутри жидк.нах-ся молекулы.Расстояние между мол-ами невелики,силы взм-я значительны,это приводит к малой сжимаемости:уменьшение расстоян.между мол-ами вызывает появл.больших сил межмолекулярного отталкивания.Жидкости мало сжимаемы,обл.большой плотностью.Такой хар-р св-в жидкост.связан с особенностями теплового движения.Мол-ы жидкост.колеблются около положений равновесия,однако эти положения не явл-ся постоянными.Вычислим ср.расстояние между мол-ами жидк.δ=1\ ,где δ-ср.расст.между мол-ами жидк.;Объем жидкости:V= δ3N,где N-общее кол-во мол-л жидк.; N=nV,где n-концентрац.мол-л. Ср.время мол-ы наз-т временем релаксации τ.С повышением температуры и понижением давления время релакс.ум-ся,что обеспеч.большую подвижность мол-л жидк.и меньшую её вязкость.Для того чтобы мол-а жид.перескочила из одного положения равновесия в др.,должны нарушится связис окружавшими её мол-ами и обр-ся связи с новыми соседями.Процесс разрыва связей требует затраты энергии(E-активации),выделяемой при образовании новых связей.
28.Поверхностное натяжение,единицы измерения коэфф.пов.натяжения.Для перемещения мол-л из объема в поверхностный слой необходимо совершить работу.Поверхн.натяжение(коэфф.пов.натяж)опред-ся отношением работы,затраченной на создание некоторой поверхности жидкости при постоянной температуре,к площади этой поверхности: σ=A\S Условием устойчивого равновесия жидкостей явл-ся минимум энергии пов.слоя,поэтому при отсутствии внешних сил или в состоянии невесомости жидкость стремится иметь миним.площадь поверхности при данном объеме и принимает форму шара.Поверхн.натяжение может быть определено не только энергетически.Стремление пов.слоя жидкости сократиться означает наличие в этом слое касательных сил-сил поверхностного натяжения.Пов.натяжение =отношению силы пов.натяжения к длине отрезка,на котором действует эта сила: σ=F\L. (Н\м) Пов.натяжение зависит от температуры.Снижения пов.натяжения можно достигнуть введением в жидкость поверхносно-активных вещ-в,уменьшающих энергию поверхностного слоя.
29.Явления смачивания и несмачивания.Капиллярные явления.Давление Лапласа.Газовая эмболия.На границе соприкосновения различн.сред набл-ся смачивание и несмачивание.Если F притяжения тв тела- жидкости> Fж-ж, то жидкость будет растекаться по поверхности-смачивание.еслиFж-тв<Fж-ж, то ж не будет растекаться по пов-сти тв тела,а будет уменьшать свою пов-сть, собир в каплю.-несмачивание На поверхностях раздела каждых сред действуют силы поверхн.натяжения.Если эти силы разделить на длину окружности капли,то получ-ся σ13 ;σ21 ;σ32.Угол Ѳ между смачиваемой поверхностью и касательной к поверхности жидкости наз-т краевым.За меру смачивания принимают величину: cos Ѳ=( σ13- σ32)/ σ21.Если σ32< σ13,то Ѳ<π\2, и жидкость смачивает тв.тело,поверхность кот-ого наз-ся гидрофильной.Если σ32< σ13,то Ѳ>π\2, жидкость не смачивает тело,поверхн.его наз-т гидрофобной.Несмачивающая жидкость не протекает через малые отверстия в тв.теле.Если краевой угол определить нельзя,то капля растек-ся по поверхности тв.тела до тех пор,пока не покроет всей его поверхности или пока не обр-ся мономолекулярный слой.Это наз-ся идеальным смачиванием(растекание спирта или воды по стеклу).Под действием сил пов.натяж.пов-ый слой жидкости искривлен и оказ-т дополнит.давление ∆р.Искривление поверхности(мениск)возникает в узких(капиллярных)трубках в рез-те смачиван.или несмач.При смач.обр-ся вогнутый мениск.Рассм.поведение пузырька воздуха,находящегося в капилляре с жидкостью.Если давление жидкости на пузырек с разных сторон одинаково,то оба мениска пузырька будут иметь одинаковый радиус кривизны,и силы дополнит.давления будут уравновешивать др.друга.При избыточн.давлении с одн.стороны(при движение жидкости),мениски деформируются,изм-ся радиус кривизны,дополн.давл.станет неодинак.Это приведет к воздействию на жидкость со стороны пузырька воздуха,которое затруднит или прекратит движение жидкости.Такие явления могут происходить в кровеносной системе чел-ка. Попавшие в кровь пузырьки воздуха могут закупорить мелкий сосуд и лишить кровоснабжения какой-либо орган.Это явление наз-ся эмболией.Так,воздушная эмболия может возникнуть при ранении крупных вен:проникший в кровь воздух обр-т воздушный пузырь,препятств.прохождению крови.Газовая эмболия-(водолазы-при подъеме с глубины на поверхность)обусловлена переходом газов крови из растворенного состояния в свободное
30.Поверхностные явления в альвеолах.Сурфактант. в лёгких происходит газообмен.Структурная единица лёгкого, в кот происх этот процесс- альвеола.при вдохе объём альвеол увелич благодаря работе дых мышц, давление в них стан меньше атмосфи это способств их заполнению воздухом.После выоха объём альвеол уменьш, добавочное давл увелич, что должно было бы сильнее уменьшить объём альвеол и препятствовало след вдоху.Но этого не происходит благодаря спец в-ву- сурфактанту., покрывающему внутр пов-сть альвеол.он снижает поверхностное натяжение альвеолярных стенок.Т.о сурфактант обеспеч возможность дыхания
31. Методы измерения коэфф-та поверхностного натяжения.Поверхн. натяж-е определ-ся отношением работы, затраченной на создание некоторой поверхности жидкости при пост-нной температуре к площади этой пов-сти. б=А/S. Пов-стное натяж-е может быть определено не только энергетически, т.е. условием для устойчивости жидкости явл-ся минимум энергии пов-ного слоя. Стремление поверхн. слоя жидкости сократиться означ.: наличие в этом слое касат-ных линий - сил поверхн. слоя. Поверхн. натяжение = отношению силы поверхн. натяж-ия к длине отрезка, на кот-ом действует эта сила: б=F/l . Поверхн. натяж-е зависти от температуры. Вдали от критич-кой тепмературы значение его убывает линейно при увелич-ии темпер-ры. Снижение поверхн. натяж-я можно достигнуть введением в жидкость поверхностно-активных вещ-тв, уменьш-щих энергию поверхн. слоя.
32. .Деформации и их виды. Закон Гука для упругих деформаций.Деформация – изменение взаимного располож-ия точек тела, которое приводит к изменению его формы и размеров. Деформации бывают: упругие, если после прекращения действия силы она исчезает, Пластические, если деформация сохраняется и после прекращения внешнего возд-вия, и упругопластическая – промежуточный случай,т.е. неполное исчезновение деформации. Виды деф-ции: 1.растяжение – например: возникает в стержне при действии силы, направленной вдоль его оси. 2. Сдвиг – сила,касательная к одной из граней примоуг-го параллел-педа, вызывает его деформацию, превращая в косоугольный параллел-пед. Упругие малые деформации подчин-ся закону Гука,согласно кот-му напряжение пропорционально деформации. Для двух случаев (растяжение, сжатие) исп-ется 2 формулы: б=Еε и G, где Е-модуль Юнга, а G-модуль сдвига.
33. Механические свойства биотканей (мышечн. и костная ткани, кровен.сосуды).Под механич. св-вами биотканей понимают 2 разновидности. 1)одна связана с процессами биологической подвижности. Эти процессы обусловлены химич-кими процессами и энергетически обеспечив-ся АТФ. – это группа – активные механические св-тва биологич.систем. 2) Пассивные механич. св-ва биологич. тел. Костная ткань- Кость – основной материал опорно-двигат.аппарата. Гидроксилапатит . в кости дает твердость, упругость, прочность. Минеральное содержимое обеспеч-ет быструю деформацию,а полимерная часть (коллаген) – ползучесть. Если в кости или в ее механич. модели быстро создать постоянную деформацию,то скачкообразно возникает и напряжение. Мышцы – в состав входит соединит.ткань. =>Механические св-ва мышц подобны св-вам полимеров. Гладкие мышцы могут значительно растягиваться без особого напряжения, что способствует увеличению размеров полых органов. Скелетная мускулатура – при быстром растяжении на определ-ную величину напряжения резко возрастает, а затем уменьшается до Сосуды – Механич. св-ва определ-ся главным образом св-вами коллагена,эластина и гладких мышечных волокон. Рассмотрим деформацию сосуда, из-за давления на стенку сосуда изнутри с помощью ур-ния Ламе: =, гдеh-толщина стенки, r-радиус внутр.части, p-давление.
34.
35.
36.
37.
38. Основные понятия и исходные положения термодинамики.
Термодинамика изучает общие законы взаимного превращения эн. из одной формы в другую в рез-те протекания физических, хим. или физико-хим. процессов. Термодинамика включает в себя следующие разделы: 1) общую или физ. термод-ку, изуч. наиболее общие законы превр-я эн; 2) техническую термод-ку, рассматр. взаимо-превр-я теплоты и механич. работы в различ. рода машинах и двигателях; 3) хим. термод-ку, изуч. превр-я различ. видов эн. при протекании хим. р-ций, пр-сов растворения, испарения, кристаллизации, адсорбции. Хим. термод-ка колич-но опред. Тепл. эффекты вышепереч. пр-сов, выясняет возм-ть самопро-извольного их протекания в том или ином напр-и и условия, при кот. хим. р. будут нах. в сост-и равновесия. Под термодин. с-мой подразумевают избранную сов-ть тел или в-в, сост. из бол. числа структур. единиц (молекул, атомов, ионов) и отделенную от окруж. внеш. среды определ. границей или пов-тью раздела. Граница или поверхность раздела термодинамической системы может быть проницаемой или нетеплопроводной, механически жесткой или нежесткой, т.е. способной изменять свои размеры. Термодин. с-мы делятся на изолированные, закрытые и открытые. В зав-ти от своего состава термодин. с-мы подраздел-ся на простые или одно-компонентные и сложные или многок-ные. Если между отдельными частями с-мы не сущ. физ, т.е. реальных границ раздела, то такие системы наз. гомогенными. Сущ. также с-мы, между отдельными частями кот. им. границы раздела. При переходе через них многие св-ва меняются скачкообразно. Такие системы наз. гетерогенными. Сов-ть всех однородных по составу и физ-хим. св-вам частей гетерогенной системы, отделенной четкой и определ. пов-тью раздела, наз. фазой. Гомогенные с-мы всегда сост. из одной фазы, а гетерогенные являются многофазными: двухфазными, трехфазными и т.д.
39. 2. Биоэнергетика. Биотермодинамика.
Биоэнергетика - раздел биофизики, изучающий вопросы обеспечивания организма энергией за счет ресурсов внешних источников.
Биотермодинамика – раздел биофизики, изучающий обмен энергией между телами термодинамической системы без учёта строения тел системы.
Живые ор-мы усваивают пост-щие к ним из окруж. среды в-ва, перераб-вают их, синтезируют и накапливают новые высокомолек. соед-я для создания и обновления клеток и тканей, аккумулирования бол. запасов хим. эн. Совок-ть всех пр-сов наз. ассимиляцией или анаболизмом . Одновременно в ор-ме протекают противоположные процессы – диссимиляция или катаболизм, сводящиеся к разложению сложных орган. Соед-й, окислению их до Н2О, СО2 и высвобождению при этом эн. В раннем пери-оде развития в ор-ме чел, как и во всем живом, пр-сы асси-миляции превалируют над диссимиляцией, но по мере прибли-жения к старости нач. дом-ть пр-сы дис-ции, что приводит к уменьшению в ор-ме запасов хим. эн. Изучением и решением всех этих вопросов заним. биоэнергетика, кот. выступ. одновременно и как часть биохимии и как часть биофизики. Теоретич. же основой биоэн-ки и инструментом, с помощью кот. она решает свои задачи, явл. хим. термодинамика.
40. 3. Первое начало термодинамики и его применение к живым системам.
Частным случаем закона сохр. эн. (Во всех явлениях пр-ды энергия не может исчез. бесследно или возн-ть из ничего.) в прим-и к процессам, сопр-ся тепловыми явлениями, выступает первое начало (или 1 закон) термодинамики : подведенное к системе тепло Q идет на увел-е ее внутр. Эн. ΔU и на совершение сис-темой работы А против внешних сил:Q = Δ U + А. Система может перех. из одного сост-я в др. различ. путями. Но в соот-ветствии с законом сохр. эн. изменение внутр. эн. ΔU системы не зав. от пути перехода: оно одинаково во всех случаях, если одинаковы начал. и конеч. сост-я с-мы. На основании 1 начала т-ки можно сделать несколько важных выводов. 1. В изолир. С-ме сумма всех видов энергии есть вел-на const. 2. Невозможно создать вечный двигатель первого рода, кот. производил бы работу без подведения эн. извне, т.к. производимая с-мой работа будет всегда меньше, чем теплота, затраченная на ее производство
41.
42. Тепловой баланс организма. Способы теплообмена.
Биообъекты – открытые термодинамические сист., обмен-щиеся с окр.средой Е и вещ. Тепловой баланс орг.-соотношение между получаемым и отдаваемым во внеш. среду кол-вом тепла за определ. период времени (обеспечивающее постоян. деят-сть органов и тканей). Способы теплообмена (переноса тепловой Е): конвекция, теплопроводность (кондукция), излучение. Обычно существуют одновременно. Конвекция- перенос тепла при перемещении объемов газа или жид. в пространстве. Теплообмен между жидк. или газ. и поверхностью тв.тела - конвективный теплообмен. Накопив теплоту в одном месте, вещество-носитель переносит его в более холодное и там отдает окружающей среде( отличие конвекции от теплопроводности, когда вещ.-проводник тепла само остается на месте).Теплопроводность- молекулярный перенос тепла в сплошной среде, обусловленный разностью t0. В этом случае теплота передается за счёт непосредственного соприкосновения частиц, имеющих различную t0. Что приводит к обмену Е между молек., ат.или свободными е-. Механизм теплопроводности: Q = A × ΔT/R, где Q — количество передаваемой тепловой Е, А — площадь сечения теплопроводящего тела, ΔT — разность t0 между 2точками, а R — тепловое сопротивление материала, характеризующее, насколько он тормозит теплопередачу. Тепловое излучение –процесс распространения теплоты с электромагнитными волнами. Обусловлен превращением внутр.Е вещ. в Е излучения, переносом излучения (в форме электромагнитных волн) и его поглощением вещ. Тип излучения зависит от t0 тела.
43. 6. Термометрия. Прямая и непрямая калориметрия.
Термометрия – отдел прикладной физики, в которой изучаются методы измерения температуры и связанные с этим вопросы.
Термометры – устройства для измерения температуры - состоят из чувствительного элемента, в котором реализуется термометрическое свойство, и измерительного прибора.
В зависимости от измеряемых интервалов температур наиболее распространены жидкостный, газовый термометры, термометр сопротивления.
Калориметрия – ряд методов, совокупность которых применяют для измерения количества теплоты, выделяющегося или поглощаемого в различных физических, химических и биологических процессах.
Типы калориметров:
1.калориметры, в которых количество теплоты определяют по изменению температуры;
2.калориметры, у которых температура постоянна и количество теплоты определяют по количеству вещества, перешедшего в другое фазовое состояние.
44. Энтропия(Э) и ее св-ва.
Энтропия – функция состояния и системы, разность значений которой для двух состояний равна сумме приведенных количеств теплоты при обратном переходе системы из одного состояния в другое.
(Больцман1872)Э -ф-ция состояния сист., разность значений которой для 2 состояний=сумме приведенных количеств теплоты при обратимом переходе сист из одного состояния в др. ∆S=S2-S1=2∫1, где S1 и S2- Э в конечном2 и начальном1 состояниях. Статистическая физика связывает Э. с вероятностью осуществления данного макроскопического состояния системы. Э. определяется через логарифм статистического весаW данного равновесного состоянияS= k ln W (E, N), где k — постоянная Больцмана (k=1,38•10–23 Дж/К), W(E, N) — число квантовомеха-нических уровней в узком интервале энергии DЕ вблизи значения энергии Е системы из N частиц. Св-ва Э.: *является аддитивной( равно сумме значений величин, соотв-щих его частям) величиной; *есть ф-ция состояния макросистемы; *э. изолированной сист. при протекании необратим. процессов возрастает; *э. макросистемы, находящейся в равновесном состоянии, max. *Изотермическое сжатие вещ. умен., а изотермическое расширение и нагрев.-увелич. Э.
45 Свободная и связанная энергия в организме.
Свободная энергия- max возможная работа, которую может совершить система, обладая каким-то запасом внутр.Е (внутр.Е системы U = сумме свободной (F) и связанной Е (TS):U=F+TS. Свободная Е Гельмгольца для системы с постоянным числом частиц: F=U-TS, где U-внутренняя Е, T- абсолютная t0, S-энтропия. Свободная Е Гиббса:G=U+PV-TS, где P-давление,V-объем. Связанная энергия –часть внутр.Е, которая не может быть превращена в работу, – это обесцененная часть внутренней энергии. При одной и той же температуре связанная энергия тем больше, чем больше энтропия. энтропия системы-. мера той энергии, которая не может быть превращена в работу.
46. Второе начало термодинамики.
Второе начало:
1.Формулировка Клаузиуса: теплота сама собой не может переходить от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой;
2.Формулировка Томсона: не возможен двигатель второго рода, т.е. такой периодический процесс, единственным результатом которого было бы превращение теплоты в работу вследствие охлаждения одного тела.
47. 10.Термодинамические потенциалы как функции состояния термодинамической системы.
Параметры:
1.интенсивные – не зависят от числа частиц и массы системы (давление, температура);
2.экстенсивные – зависят от числа частиц и массы системы (объем, масса);
3.энергия, характеризующая способность системы совершать работу.