вопрос 1 идеальная несжимаемая жидкость - воображаемая жидкость, не обладающая ни сжимаемостью, ни вязкостью. (напр. спирт,ауетон, вода). Уравнение неразрывности струи: S1V1=S2V2, где s1 - первое сечение трубки, S2- второе v1, v2 - скорости жидкостей. Его физический смысл заключается в том, что жидкость нигде не накапливается, т. е. за одинаковый временной интервал в трубку тока втекает и вытекает равное количество жидкости.
№1 Идеа́льная несжима́емая жи́дкость — модельный объект механики сплошной среды и гидравлики, жидкость/сплошная среда фиксированной плотности, обладающая нулевой вязкостью. Несжимаемая жидкость модель среды, плотность которой остаётся неизменной при изменении давления и является её физической характеристикой. Для Н. ж. скорость распространения малых возмущений (скорость звука) равна бесконечности, поэтому любое возмущение, вносимое в какую-либо точку потока, мгновенно передаётся всему полю течения. В реальных жидкостях и газах скорость звука имеет конечное значение. В стационарном потоке достаточным условием для применения модели Н. ж. является условие малости скорости движения по сравнению со скоростью звука. В нестационарном потоке, кроме этого, необходимо, чтобы время, в течение которого звук, сигнал пройдёт расстояние, равное характерному линейному размеру, было много меньше времени, в течение которого заметно изменяется движение среды. В силу сказанного модель Н. ж. свойственна многим прикладным задачам (движение кораблей в воде, полёт самолёта с малыми дозвуковыми скоростями, на режиме взлёта и посадки и т. д.), а её использование значительно упрощает их решение. Поле течения идеальной Н. ж. определяется неразрывности уравнением и Эйлера уравнениями; энергии уравнение выпадает из рассмотрения из-за постоянства удельной внутренней энергии среды. Для вязкой Н. ж. обычно предполагается постоянство коэффициента переноса ; это позволяет сначала проинтегрировать совмещенное уравнение неразрывности и количества движения уравнение, а затем для найденных полей скоростей и давлений — уравнение притока теплоты, определяющее поле температуры. Однако для некоторых Н. ж. зависимость коэффициента переноса от температуры является очень сильной, поэтому при исследовании их движения эту систему уравнений необходимо решать совместно. Уравнение неразрывности для несжимаемой жидкости Sv = const где S - площадь поперечного сечения трубки тока жидкости; v - скорость течения жидкости.
вопрос 2 уравнение Бернулли - одно из основных уравнений гидромеханики, которое при установившемся движении несжимаемой идеальной жидкости в однородном поле сил тяжести имеет вид: Gh + p/ρ + v2/2 = C, (1) где v — скорость жидкости, ρ — её плотность, р — давление в ней, h — высота жидкой частицы над некоторой горизонтальной плоскостью, g — ускорение свободного падения, С — величина, постоянная на каждой линии тока, но в общем случае изменяющая своё значение при переходе от одной линии тока к другой. Сумма первых двух членов в левой части уравнения (1) равна полной потенциальной, а третий член — кинетической энергиям, отнесённым к ед. массы жидкости; следовательно, всё уравнение выражает для движущейся жидкости закон сохранения механической энергии и устанавливает важную зависимость между v, p и h. Например, если при неизменной h скорость течения вдоль линии тока возрастает, то давление падает, и наоборот. Этот закон используют при измерении скорости с помощью трубок измерительных и при других аэродинамических измерениях. Уравнение Бернулли представляют также в виде h + p/γ + v2/2g = C или γh + p + ρv2/2 = C (2) (где γ =ρg — удельный вес жидкости). В 1-м равенстве все слагаемые имеют размерность длины и называются соответствующей геометрической (нивелирной), пьезометрической и скоростной высотами, а во 2-м — размерности давления и соответственно именуются весовым, статическим и динамическим давлениями.
№6.
Сердце как механическая система. Метод Короткова — метод измерения давления крови.
1. Сердце является основным источником энергии, обеспечивающим движение крови в сосудистой системе. Оно переводит химическую энергию, заключённую в молекулах АТФ, образующихся в процессе гликолиза и окислительного фосфолирования в сердечной мышце, в механическую работу. Таким образом, сердце представляет собой хемоэлектромеханический насос, работающий в импульсном режиме. В отличие от насосов, применяемых в технике, сердце работает в течение всей жизни организма.
2. Для измерения артериального давления широко применяется метод Короткова, разработанный им в 1905 г. Метод основан на прослушивании шумов, создаваемых пульсовыми волнами.
Манжету накладывают на плечевую, височную, бедренную артерии или же на основание хвоста животного и накачивают в неё воздух, пока в артерии не прекратится ток крови и не исчезнет пульс. Затем воздух из манжеты понемногу выпускают. Когда давление на артерию станет равным систолическому, кровь начинает проталкиваться через сдавленную артерию, и в ней создаётся турбулентный поток, сопровождающийся шумами. Эти шумы хорошо прослушиваются через фонендоскоп и по манометру регистрируется соответствующее этому моменту систолическое давление. Показания манометра в момент исчезновения шумов (при дальнейшем снижении давления) соответствуют минимальному (диастолическому) давлению.
№8.
Термодинамикой называют раздел физики,в котором изучают закономерности тепловой формы движения материи и связанных с ней физических явлений. Состояние системы определяется совокупностью ее параметров, которые представляют собой поддающиеся измерению макроскопические физические величины. К важнейшим параметрам относятся объем V,температура T,давление p, а также электрическая поляризация, намагниченность и др. Уравнение, которое связывает между собой объем, температуру и давление в состоянии термодинамического равновесия, называют термическим уравнением состояния. Общий вид уравнения состояния: ƒ(p,T,V)=0.Примером уравнения состояния для идеального газа может служить уравнение Менделеева-Клайперона: pV=m/μ RT Термодинамическим процессом называют переход системы от одного равновесного состояния в другое в результате ее взаимодействия с внешними телами. Обратным называют такой процесс, который может протекать в прямом и обратном направлениях, причем так, что система возвращается в исходное состояние без того, чтобы в окружающих телах происходили какие-либо изменения, а возвращение происходит через ту же последовательность промежуточных состояний,что и прямом процессе, но в обратном порядке . Процесс обратим,если его можно рассматривать как непрерывный ряд равновесных состояний, т.е он должен быть медленным по сравнению с временим релаксации данного термодинамического состояния. Реальные процессы в природе протекают с конечной скоростью, и поэтому они необратимы, происходит с рассеянием энергии. Любой процесс, при котором энергия, хотя бы частично, превращается в теплоту, необратим, потому что часть энергии, перешедшая в теплоту при прямом процессе, не может вернуться в систему самопроизвольно при обратном процессе, что противоречило бы второму началу термодинамики. Необратимые процессы могут протекать самопроизвольно только в одном направлении; процессы диффузии, теплопроводности и др. Первое начало термодинамики представляет собой закон сохранения энергии для систем, в которых основное значение имеют тепловые процессы. Суть его в том, что теплота, сообщаемая системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на работу совершаемую силами, приложенными со стороны системы к внешним телам: Q=∆U+A Q-теплота U-внутренняя энергия A-работа Живой организм выделяет теплоту в окр.среду, т.е обладает свойством теплопродукции за счет энергии, полученной от продуктов питания или фотосинтеза, и, кроме этого, выполняет различные виды работы: механическую, электрическую, химическую, осмотическую. В конечном счете все виды энергии превращаются в теплоту, которая выводится в окружающее пространство, а энтропия системы возрастает. Хим. работа совершается клеткой при синтезе высокомолекулярный вещ-в из низкомолекулярных, которые поступают в организм извне, при воспроизводстве клеток, а также при др. происходящих в организме хим. реакций. Механ. работа выполняется мышцами при их сокращении и затрачивается на перемещение всего тела или его отдельных органов против внешних механ. сил. Электрическая работа имеет место в мембранах клеток и клеточных органелл при генерировании биопотенциалов, при проведении возбуждения в нервных клетках. Оматич. работа совершается при активном транспорте вещ-в через клеточные мембраны против направления градиента концентрации этих вещ-в. В живом организме энергия выделяется при окислении пищевых продуктов – белков, жиров, углеводов. Энергия, образующаяся при окислении продуктов питания выделяется в виде теплоты, которую условно подразделяют на первичную(основную) и вторичную(активную). Первичная теплота выделяется сразу же после окисления и не зависимо от того, совершает ли организм какую-либо работу или нет. Это теплота идет на нагревание организма и рассеивается в окр. пространстве.
№ 9
Существует 2 эквивалентные формулировки второго закона термодинамики:
Постулат Клаузиуса. Процесс, при котором не происходит других изменений, кроме передачи теплоты от горячего тела к холодному, является необратимым, то есть теплота не может перейти от холодного тела к горячему без каких-либо других изменений в системе. Это явление называют рассеиванием или диссипацией энергии.
Постулат Кельвина. Процесс, при котором работа переходит в теплоту без каких-либо других изменений в системе, является необратимым, то есть невозможно превратить в работу всю теплоту, взятую от источника с однородной температурой, не проводя других изменений в системе.
№15
Для объяснения свойств вещества в газообразном состоянии используется модель идеального газа. Идеальным принято считать газ, если:
а) между молекулами отсутствуют силы притяжения, т. е. молекулы ведут себя как абсолютно упругие тела; б) газ очень разряжен, т.е. расстояние между молекулами намного больше размеров самих молекул; в) тепловое равновесие по всему объему достигается мгновенно. Условия, необходимые для того, чтобы реальный газ обрел свойства идеального, осуществляются при соответствующем разряжении реального газа. Некоторые газы даже при комнатной температуре и атмосферном давлении слабо отличаются от идеальных.
г) движение каждой молекулы подчиняется классическим законам динамики Ньютона.
Основными параметрами идеального газа являются давление, объем и температура.
Реальный разреженный газ приблизительно ведет себя как идеальный газ.
Одним из первых и важных успехов молекулярно-кинетической теории было качественное и количественное объяснение давления газа на стенки сосуда. Качественное объяснение заключается в том, что молекулы газа при столкновениях со стенками сосуда взаимодействуют с ними по законам механики как упругие тела и передают свои импульсы стенкам сосуда.
На основании использования основных положений молекулярно-кинетической теории было получено основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа, которое устанавливает связь между макроскопической величиной - давлением, которое может быть измерено, например манометром, и микроскопическими величинами, характеризующими молекулу:
где р - давление, m0- масса молекулы, n - концентрация (число молекул в единице объема), v2- средний квадрат скорости молекул.
Если через Е обозначить среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекулы
можно записать:
Давление идеального газа пропорционально концентрации молекул и средней кинетической энергии их поступательного движения.