Cyfroteka.pl

klikaj i czytaj online

Cyfro
Czytomierz
00402 008802 20976758 na godz. na dobę w sumie
Wykłady z Biofizyki 02 - Termodynamika układów biologicznych - ebook/pdf
Wykłady z Biofizyki 02 - Termodynamika układów biologicznych - ebook/pdf
Autor: Liczba stron: 84
Wydawca: SELF-PUBLISHER Język publikacji: polski
ISBN: 978-83-960580-0-3 Data wydania:
Lektor:
Kategoria: ebooki >> popularnonaukowe >> matematyka, fizyka, astronomia
Porównaj ceny (książka, ebook, audiobook).

“Wykłady z Biofizyki – Termodynamika układów biologicznych” są drugim z piętnastu tomów pomocniczych materiałów do semestralnego kursu biofizyki prowadzonego przeze mnie dla studentów fizjoterapii. Zainteresowani studiowaniem biofizyki znajdą tu podstawowe pojęcia, prawa, jednostki, wzory i przykłady.

Znajdź podobne książki Ostatnio czytane w tej kategorii

Darmowy fragment publikacji:

ORCID Linki do moich publikacji naukowych i popularnonaukowych, e-booków oraz audycji telewizyjnych i radiowych są dostępne w bazie ORCID pod adresem internetowym: http://orcid.org/0000-0002-5007-306X OZNACZENIA B – notka biograficzna C – ciekawostka H – informacja dotycząca historii fizyki I – adres strony internetowej K – komentarz P – przykład U – uwaga 2 Zbigniew Osiak (Tekst) WYKŁADY Z BIOFIZYKI Termodynamika układów biologicznych Małgorzata Osiak (Ilustracje) 3 © Copyright 2021 by Zbigniew Osiak (text) and Małgorzata Osiak (illustrations) Wszelkie prawa zastrzeżone. Rozpowszechnianie i kopiowanie całości lub części publikacji zabronione bez pisemnej zgody autora tekstu i autorki ilustracji. Wydawnictwo: Self Publishing ISBN: 978-83-960580-0-3 e-mail: zbigniew.osiak@gmail.com 4 “Wykłady z Biofizyki – Termodynamika układów biologicznych” są drugim z piętnastu tomów pomocniczych materiałów do semestralnego kursu biofizyki prowadzonego przeze mnie dla studentów fizjoterapii. Zainteresowani studiowaniem biofizyki znajdą tu podstawowe pojęcia, prawa, jednostki, wzory i przykłady. Uzupełnieniem drugiego tomu są eBooki: • Zbigniew Osiak: Wykłady z Fizyki – Termodynamika. vixra:1804.0465 https://vixra.org/abs/1804.0465 • Zbigniew Osiak: Zadania problemowe z biofizyki. vixra:1804.0452 https://vixra.org/abs/1804.0452 Zapis wszystkich wykładów zgrupowanych w piętnastu tomach zostanie zamieszczony w internecie w postaci e-booków. 5 Wykłady z Biofizyki 01 – Krótka historia biofizyki Wykłady z Biofizyki 02 – Termodynamika układów biologicznych Wykłady z Biofizyki 03 – Biofizyka procesu słyszenia Wykłady z Biofizyki 04 – Biofizyka procesu widzenia Wykłady z Biofizyki 05 – Biofizyka układu krążenia Wykłady z Biofizyki 06 – Biofizyka układu oddechowego Wykłady z Biofizyki 07 – Biofizyka układu nerwowego Wykłady z Biofizyki 08 – Deformacje tkanek Wykłady z Biofizyki 09 – Biofizyka narządu ruchu 6 Wykłady z Biofizyki 10 – Wpływ infradźwięków i ultradźwięków na organizm Wykłady z Biofizyki 11 – Wpływ prądu elektrycznego na organizm Wykłady z Biofizyki 12 – Wpływ pola elektrycznego i magnetycznego na organizm Wykłady z Biofizyki 13 – Wpływ pola elektromagnetycznego na organizm Wykłady z Biofizyki 14 – Wpływ ultrafioletu, podczerwieni i mikrofal na organizm Wykłady z Biofizyki 15 – Wpływ promieniowania jonizującego na organizm 7 Wykład 2 Termodynamika układów biologicznych 8 Plan wykładu • Podstawowe pojęcia i wielkości • Krótka historia termodynamiki • Pierwsza zasada termodynamiki • Tradycyjne sformułowania drugiej zasady termodynamiki • Współczesne sformułowanie drugiej zasady termodynamiki • Liniowa termodynamika procesów nieodwracalnych • Przykłady procesów termodynamicznie sprzężonych • Reakcja chemiczna jako przykład skalarnego procesu nieliniowego • Struktury dyssypatywne • Organizmy żywe z punktu widzenia termodynamiki • Dodatkowe informacje 9 Podstawowe pojęcia i wielkości 10 • Układ termodynamiczny ⇔ wyodrębniony zbiór obiektów makroskopowych składających się z dużej liczby mikrocząstek. Pozostałe ciała, które nie należą do układu, nazywane są otoczeniem tego układu. • Układ otwarty ⇔ układ termodynamiczny wymieniający masę i energię z otoczeniem. • Układ zamknięty ⇔ układ termodynamiczny niewymieniający masy z otoczeniem. • Układ izolowany ⇔ układ termodynamiczny nie wymieniający masy i energii z otoczeniem. • Faza (termodynamiczna) ⇔ jednorodna część układu charakteryzująca się ustalonym składem chemicznym i jednakową 11 wartością wszystkich wielkości fizycznych w każdym jej punkcie. Faza oddzielona jest od pozostałej części układu powierzchnią graniczną, na której następuje skokowa zmiana wszystkich lub niektórych własności. • Procesy odwracalne ⇔ nierzeczywiste procesy, które mogą przebiegać samorzutnie w obu kierunkach. • Procesy nieodwracalne ⇔ procesy, które mogą przebiegać samorzutnie tylko w jednym kierunku. Przykładami takich procesów są zjawiska transportu masy, ciepła, ładunku elektrycznego, pędu i momentu pędu. Wszystkie procesy rzeczywiste są procesami nieodwracalnymi. • Energia wewnętrzna (U) ⇔ suma energii kinetycznych i potencjalnych związanych z ruchem i oddziaływaniami wzajemnymi 12 wszystkich atomów i cząsteczek znajdujących się w układzie. Energia wewnętrzna jest określona względem środka masy układu. • Ciepło (Q) ⇔ wielkość skalarna mierzona w dżulach, będąca energią wymienianą między ciałami przez przewodzenie (bezpośredni kontakt), konwekcję (unoszenie) oraz promieniowanie elektromagnetyczne. O cieple mówimy też, że jest transportowane, przekazywane, przenoszone, pochłaniane, wyzwalane, pobierane, oddawane, doprowadzane, odprowadzane, uzyskiwane, tracone, oraz że przepływa, napływa, odpływa i ucieka. Ciepło pobrane (oddane) przez ciało o masie (m) i liczności (n), powodujące zmianę temperatury bezwzględnej tego ciała o (∆T), obliczamy ze wzorów: 13 Q = cm∆m cQ = mol ∆ Tn c – ciepło właściwe cmol – ciepło molowe Ciepło pobierane (oddawane) przez ciało o masie (m) podczas zmiany jego stanu skupienia wyznaczamy ze wzoru: Lm Q = L – ciepło przemiany H Terminologia dotycząca ciepła pochodzi z okresu, kiedy ciepło uważano za nieważką ciecz, zwaną cieplikiem. 14 U O cieple nie mówimy, że jest zgromadzone albo zmagazynowane w ciele. C Przepływ ciepła może być termodynamicznie sprzężony z dyfuzją, prądem elektrycznym oraz przepływem objętościowym. • Wymiana ciepła przez parowanie ⇔ zjawisko polegające na transporcie ciepła w wyniku parowania. • Wymiana ciepła przez promieniowanie ⇔ zjawisko polegające na transporcie ciepła między ciałami w wyniku emisji, propagacji oraz absorpcji fal elektromagnetycznych. • Wymiana ciepła przez przewodzenie ⇔ zjawisko polegające na transporcie ciepła między stykającymi się ciałami o różnych temperaturach. Energia jest przekazywana w wyniku zderzeń 15 chaotycznie poruszających się cząsteczek i przepływa od ciała o temperaturze wyższej do ciała o temperaturze niższej. • Wymiana ciepła przez unoszenie (konwekcję) ⇔ zjawisko polegające na transporcie ciepła między ciałami w wyniku uporządkowanego (makroskopowego) ruchu cząstek cieczy lub gazu. P Przykładem konwekcji ciepła jest nawiew powietrza przez termowentylator. • Energia swobodna ⇔ część energii wewnętrznej układu, która może być zamieniona na pracę. • Potencjał chemiczny (µi) ⇔ wielkość skalarna charakteryzująca dany i-ty składnik w roztworze lub mieszaninie gazów. µ i = µ 0 i + lnx RT i 16 µ 0 i = µ 0 i ( )Tp, – potencjał standardowy i-tego składnika xi – ułamek molowy i-tego składnika R – stała gazowa T – temperatura bezwzględna Aby pojęcie potencjału można było stosować także w układzie jednoskładnikowym, należy go zdefiniować jako { }i c ln i 0 i RT+µ=µ { }ic – wartość liczbowa stężenia molowego i-tego składnika H Pojęcie potencjału wprowadził Josiah Willard Gibbs w 1876. 17 • Potencjał elektrochemiczny ⇔ wielkość skalarna, charakteryzująca dany i-ty składnik elektrolitu. µ~ i = µ i + Fz i ϕ µi – potencjał chemiczny i-tego składnika φ – potencjał elektryczny w elektrolicie zi – wartościowość i-tego składnika F – stała Faradaya • Strumień termodynamiczny (JA) ⇔ wielkość wektorowa, której współrzędna (JA) określona jest poniższym równaniem: J A = 1 S dA dt 18 dA dt – współrzędna szybkości przepływu wielkości skalarnej (A) przez powierzchnię (S) ustawioną prostopadle do kierunku transportu Dla strumieni stacjonarnych, czyli stałych w czasie, mamy: J A = 1 S ∆A ∆t • Bodziec termodynamiczny (XA) ⇔ przyczyna pojawienia się strumienia termodynamicznego transportowanej wielkości skalarnej (A). Przykładami bodźców termodynamicznych są ujemne gradienty potencjału chemicznego, ciśnienia oraz potencjału elektrycznego. Powodują one odpowiednio przepływy dyfuzyjne masy, objętościowe płynu oraz ładunku elektrycznego. Współrzędną bodźca można w tych przykładach wyrazić wzorem: 19 X A −= dB dx Jeżeli wielkość skalarna (B) zmienia się liniowo w kierunku transportu, to X A −= ∆B ∆x • Iloczyn współrzędnych strumienia (JA) i bodźca (XA) powinien mieć wymiar gęstości objętościowej mocy [W/m3]. [ XJ A A ] = W 3 m 20 • Procesy termodynamicznie sprzężone ⇔ procesy przebiegające w danym układzie, takie, że każdy z nich może mieć wpływ na pozostałe. • Stan stacjonarny równowagowy ⇔ stan układu izolowanego, w którym wszystkie bodźce i strumienie termodynamiczne są równe zeru. Stan stacjonarny równowagowy nazywany jest też stanem równowagi termodynamicznej. • Stan stacjonarny nierównowagowy ⇔ stan układu otwartego, w którym wszystkie bodźce i strumienie termodynamiczne są stałe w czasie oraz co najmniej jedna para bodziec-strumień przyjmuje jednocześnie wartości różne od zera. Stan stacjonarny nierównowagowy nazywany jest też stanem stacjonarnym. 21
Pobierz darmowy fragment (pdf)

Gdzie kupić całą publikację:

Wykłady z Biofizyki 02 - Termodynamika układów biologicznych
Autor:

Opinie na temat publikacji:


Inne popularne pozycje z tej kategorii:


Czytaj również:


Prowadzisz stronę lub blog? Wstaw link do fragmentu tej książki i współpracuj z Cyfroteką: