Термодинамика – биофизикалық ілім

Молекулалық физиканың басты тарауының бірі. термодинамика.
Термодинамика ХIХ ғасырдың бірінші жартысында енді ғана дами бастаған жылу техникасының теориялық негізі ретінде пайда болды. Оның бастапқы мақсатының бірі жылу двигательдерінде жылудың механикалық жұмысқа айналуын зерттеу болды. Кейінірек термодинамиканың зерреу пәнінің ауқымы кеңіді де, материя қозғалысының жылулық формасының бір түрден екінші түрге айналуын, жылудың бір денеден екіншіге берілуін, осы кездегі физикалық процесті тексерді.
Термодинамика негізінен денелердің термодинамикалық тепе.теңдік күйін қарастырады.
Уақыт өзгергенмен термодинамикалық жүйенің күйі, яғни оны сипаттайтын параметрлер тұрақты болса, оны термодинамикалық тепе.теңдік деп атайды.
Бұған мысал ретінде су буланғанда одан ұшып шығатын молекулалар мен будың, конденсацияланған кезде суға қайтып келетін молекулаларының санының тең болуын айтуға болады. Бұл термодинамикалық тепе.теңдікті динамикалық теңдік деп атайды.
Термодинамикалық жүйе деп бір.бірімен механикалық және жылулық прцесс түрінде әсерлесіп зат алмасатын материалдық нүктелер (сол сияқты өрістер) жиынтығын айтады. Заттар әртүрлі агрегаттық күйіне қарай оларды газ, сұйық, қатты және плазмалы фаза деп бөледі. Заттың бір фазасынан тұратын жүйені гомогенді деп атайды. Бір.бірінен бөлуші жазықтықтар арқылы ажыратылған әртүрлі гомогендік бөлшектерден тұратын жүйені гетерогенді деп атайды. Жүйенің термодинамикалық тепе.теңдік күйге өздігінен өту процесін релаксация деп атайды да, оған кеткен уақытты релаксация уақыты деп атайды.
Термодинамика үш заңға сүйенеді (мұны үш бастама деп те айтады). Біріншісі термодинамикалық құбылыстарға энергияның сақталу заңының қолданылуын түсіндірсе, екіншісі термодинамикалық процесстердің өту бағытын сипаттайд, ал үшінші бастамасы температура абсолют ноль болғанда кез.келген фазасының энтропиясы нольге айналатындығын дәлеледейді.
        
        Жәңгір хан атындағы Батыс Қазақстан аграрлық - техникалық университеті
Физика және ... ...... ... ... А.М.
Орындағандар: Ибраева М.М, Илияс Г.Т.
ВМ-13
2012 жыл
Термодинамика – биофизикалық ілім.
Молекулалық физиканың басты ... ... ... ХIХ ... ... ... енді ғана дами ... жылу
техникасының теориялық негізі ретінде пайда болды. Оның бастапқы мақсатының
бірі жылу двигательдерінде жылудың ... ... ... ... ... ... ... пәнінің ауқымы кеңіді де, материя
қозғалысының жылулық формасының бір ... ... ... ... ... ... ... берілуін, осы кездегі физикалық процесті тексерді.
Термодинамика негізінен денелердің термодинамикалық тепе-теңдік күйін
қарастырады.
Уақыт өзгергенмен термодинамикалық жүйенің күйі, яғни оны ... ... ... оны ... тепе-теңдік деп атайды.
Бұған мысал ретінде су буланғанда одан ұшып шығатын молекулалар мен ... ... суға ... ... молекулаларының санының тең
болуын айтуға болады. Бұл термодинамикалық тепе-теңдікті динамикалық теңдік
деп атайды.
Термодинамикалық жүйе деп ... ... және ... ... ... зат ... ... нүктелер (сол сияқты өрістер)
жиынтығын айтады. Заттар әртүрлі агрегаттық күйіне қарай оларды газ, сұйық,
қатты және плазмалы фаза деп бөледі. ... бір ... ... ... деп ... ... бөлуші жазықтықтар арқылы ажыратылған
әртүрлі гомогендік бөлшектерден тұратын жүйені гетерогенді деп ... ... ... күйге өздігінен өту процесін
релаксация деп атайды да, оған кеткен уақытты релаксация уақыты деп атайды.
Термодинамика үш заңға ... ... үш ... деп те ... ... құбылыстарға энергияның сақталу заңының
қолданылуын түсіндірсе, екіншісі термодинамикалық процесстердің өту бағытын
сипаттайд, ал ... ... ... абсолют ноль болғанда кез-келген
фазасының энтропиясы нольге айналатындығын дәлеледейді.
Термодинамика негіздері
Адиабаталық процесс - жүйе мен оны ... ... ... ... жылу ... ... ... процесс.
Балқудың меншiктi жылуы - 1кг затты сол температурадағы ... ... ... жылу ... айналудың меншiктi жылуы - 1кг сұйықты тұрақты температурада буға
айналдыру үшiн қажет болатын жылу мөлшерi.
Жылу алмасу (жылу тасымалдау) - ... ... бiр ... денеге энергияның тасымалдану процесi.
Жылу двигателi - iс-әрекетi жұмыс атқарушы дененiң механикалық
энергиясын iшкi энергияға ... ... ... мөлшерi - жылу алмасу кезiндегi iшкi энергияның өзгеруiнiң
мөлшерлiк шамасы.
Изобаралық процесс - берiлген газдың қысымы тұрақты ... ... ... - ... газдың температурасы тұрақты болғанда
жүретiн процесс.
Изохоралық процесс - берiлген газдың көлемi тұрақты болғанда жүретiн
процесс.
Қайтымсыз процесс - өз бетiнше тек бiр ... ғана ... ... жылу ... - ... 1кг ... ... 1oК-ге
өзгергенде алған немесе берген жылу мөлшерi.
Термодинамика - энергияның түрленуiне қатысты жалпы заңдарға
негiзделген жылулық процесстер туралы ғылым.
Iшкi энергия - макроденелердiң ... ... ... ... ... энергиясы.
Термодинамиканың бірінші заңы, термохимияның негізін құрайтын, оның
маңызды салдары — Гесс заңы. Термохимия әр ... ... ... жану ... реакцияның жылу эффектісін, түзілу жылуын, еру
жылуын, т.б. зерттейді. Олардың температураға тәуелділігін Кирхгоф теңдеуі
анықтайды.
A мәндерінің азаю бағытына сай болады. ... ... ... ... ... (еру, ... ... т.б.) заттың бір фазадан
екінші фазаға өтуі белгілі заттың химиялық потенциалдары теңесетін бағытқа
сай келеді, яғни потенциалы үлкен фазадан потенциалы кіші фазаға ... ... ... ... ... ... ... жұйедегі барлық
тәуелсіз құраушылардың саны фазалардың санымен варианттылық арасындағы
қатынасты сипаттайды.(G және (S арқылы анықтайды. Екі жағдайда да процестің
өз бетінше жүруі (U–T(A=(S, егер ... ... ... және ... ... тепе-теңдікті изохора-изотермяиылқ потенциалдың (Гельмгольц
энергиясы) А өзгеруі: (H–T(G=(Термодинамиканың екінші заңы ... оның ... ... ... ... ілімнің негізін
қалады. Оны химиялық реакцияларды зерттеуге қолдану алғаш Я.Х. ... Ле ... т.б. ... айтылған.
Екінші заң Химиялық термодинамикада белгілі жағдайда қарастырылып
отырған ... ... өз ... жүре ... ... әрі осы ... күйге сыртқы жағдайдың (температура, қысым, т.б.) қалай әсер
ететінін анықтайды. Практикалық ... ... аса ... ... өз ... ығысуын тиісті бағытта, тиімді жүргізу үшін сыртқы
жағдайды қалай өзгерту ... ... Осы ... бәріне
термодинамикалық функциялар — энтальпия Н мен энтропия S ... ... ... ... Т және ... ... V ... тепе-
теңдікті изобара-изотермиялық потенциалдың (Гиббс энергиясы) G өзгеруі
—стандарт(=–RT1nK, мұнда G(G(A мәндерін тауып, олардың ... мен ... ... формулалармен K мәнін табуға болады:
(G және (Химиялық тепе-теңдіктерді есептеуде термодинамиканың ... ... зор. Ол ... нөлге жуық температураларда жүргізілген
тәжірибе нәтижесінде қажетті функциялар — энтропия мен энтальпияның шамасын
табуды қалыптастырды. Осыдан ты Гиббс энергиясы, R — газ ... K ... ... 20 ғасырдың ортасында тепе-тең емес процестер мен
жоғары температурадағы химиялық реакциялар ... ... ... ... ... химиялық термодинамиканың екі бағыты — термохимия мен
химиялық реакциялардың термодинамикасы кеңінен дамып қолданылады. Мысалы,
аммиак синтезі, метанол өндірісі, т.б. ... ... ... ... ... ... де дене Q - жылу ... қабылдаса, онда оның ішкі энергиясы осы
мәнге өседі U = Q ... ... ... ... дене Q ... ... белгілі бір жұмыс А орындай алады. Мыс, газдың көлемі ұлғайып,
поршенді көтеруі мүмкін. Жылу қабылдаған дене жұмыс жасаса ішкі энергияның
өсуі азырақ ... ... ішкі ... ... дене ... жасалған жұмыстың айырмасына тең болады:
U = Q – A (1)
Немесе басқаша айтқанда жүйенің сыртқы ортадан ... ... ішкі ... ... және ... ... қарсы жұмыс жасалуына
жұмсалады.
Q = U + A (2)
Жұмыс сыртқы ... ... ... ... және ... жұмыстан құралады.
A = *Amax + PdV
(3)
Мұндағы *Amax –максималды пайдалы жұмыс, PdV - сыртқы қысым күш
қарсы ... ... ... ... деп аталады. Мұнда ешқандай
жаңа физикалық идея жоқ.. Бұл тек энергияның санталу заңының
жаңаша, ішкі энергияны ескере отырып, ... ... ... көп ... тәжірибесінің жалпы қорытындысы.
Биологиялық объектілерді термолинамиканың І-заңының орындалуын
тексеруде ғалымдар ерте кезден-ақ талпына бастады.1780жылы Лавуазье мен
Лапласс деген ғалымдар теңіз шошқасына ... ... мұз ... жылу ... және ... ... СО2 ... есептеп, теңіз
шошқасына берілген қоректік заттарды жаққанда дәл сондай мөлшерде жылу
бөлінетінін және сондай көлемде СО2 бөлінетінін ... ... ... ... жылу ... де ... ... де, 1л оттегі жұмсалғанда 1л СО2 бөлініп, 21,2 кДж жылу ... ... Екі ... да ... жылу ... ... ... процесінде жүретін химиялық реакцияларда да, клеткалардан тыс
химиялық реакцияларда да қорытынды жылу эффектілері эквивалентті болады.
Басқаша айтқанда метаболизм процестерінде де ... ... ... заңы ... Ол заң ... ... ... реакцияның жылу
энтальпиясы реакцияға қатысқан заттар мен реакция нәтижесінде түзілген
заттардың күйіне ғана байланысты. Ол ... ... ... жүруіне
байланысты емес. ”
Гесс заңы күрделі биохимияның реакция циклдерінің жылу эффектісін
есептеуге мүмкіндік береді. Ол үшін циклдің бастапқы және соңғы өнімдері
белгілі болса ... ... 1 ... ... ... заттармен
түсетін энергия мөлшері осы уақыт ішінде бөлінетін жылуға тең екендігін
нақты тәжірибелер көрсетті. Осындай ... ... ... ... ... ... нақты дәлелдер болып
табылады. Биологиялық ғылымдарда жылу мөлшерін Дж мен емес ... ... ... тіршілік әрекеті үшін қабылдауға қажет
тәуліктік тағам мөлшері 3000 ккал кем болмауы ... ... бұл ... ... ... белсерділігіне байланысты болады.
1сағатта . жұмсалатын ккал мөлшері
|Организмнің күйі ... ... ... |70 ... ... (серуендеу) үй |250 ... ... | ... ... (велосипедпен баяу|450 ... баяу ... | ... белсенділік (ағаш жару) |600 ... ... (1 мин. ... ... |700 ... ... | ... ... (10 сек. ... ... |1200 ... ... | ... реакциясында түзілген энергияның тек шамалы мөлшері ғана
пайдалы жұмыс қа ... ... ... ПӘК ... ... айдағанда 20
% жетуі мүмкін, бірақ тәулік бойы орташа ПӘК бірнеше % ғана құрайды.
Организмге түскен тағамның барлығы дерлік жылуға ... ... ... ... ... майлардың тотығуы кезінде
бөлініп шығады. Денені энергиямен қамтамасыз ететін химиялық реакция :
С6Н12 О6 → 6СО2 + 6Н2О ға ... ... ... ... процесін биохимия курсында қарастырдық.Суммарлық реакция
С6Н12 О6 +6О2 → 6СО2 + 6Н2О +685 ... С6Н12 О6 ... ... ... ... майлар одан
жоғары 9,1 ккал энергия бөлінеді. Орта есеппен кез келген қосылыс
тотыққанда әр литр жұмсалған оттегіге 5ккал энергия бөлінеді. Оттегі
организмге өкпе ... ... ... ... ... ... ... анықталады. Ұйқы және демалыс кезінде тыныс алу
баяу, ал белсенді жұмыс кезінде тыныс алу терең және жиі ... ... ... ... ... ... 6л, ... ол толық жұмыс
істемейді.Тыныштықта өкпеге 0,5л ғана ауа ... Ауа 80% азот және ... ... Олай ... әрбір демалғанда 0,1л оттегі жұтылады, бірақ
оның 22 % ... 1 мин. 11 рет ... алу ... ... ... бөліну жылдамдығы
Энергия бөліну жылдамдығы = 0,1л демалу * 0,22 * 11 демалу /мин * 5
ккал = 72,6 ккал ... ... ... ... ... ... ... арылады.
Бұл қызықты мәселе. Тыныштық күйде жылудың көпшілігі жылулық сәуле шығару
арқылы бөліп шығарылады. Мұны дәлелдеу үшін Стефан – ... ... ... ... ... ... ашық жерлерінен сәулеленеді.
Егер қоршаған ортаның температурасы дене температурасынан жоғары болса,
организм энергияны жұтады. Мұндай кезде дене терлеп, булану арқылы артық
жылу кетеді. ... ... ... жылу терлеу арқылы әкетіліп тұрады.
Термодинамиканның ІІ заңын ашық жүйелерге қолдану бір қатар
қиындықтар туғызады. Изоляцияланған жүйелерде өздігінен жүретіін
процестердің бағытының кретериі энтропияның өсуі ... ... Ал ... тепе – ... күйі ... Ал ашық ... ... кезекте,
биологиялық жүйелер, тепе – теңдік жағдайда өмір сүруін токтатады. Ашық
жүйелерде тепе – ... ... ... ... зат пен ... ... ғана мүмкін болады. Сонымен ашық жүйелер тепе – ... ... Бұл ... ... мен қасиеттері уақыттың функциясы
болады.Ашық жүйенің энтропиясының өзгеруі 2 бөліктен құралады.
d s = de S + d si ... de S – ... ... ... ... ... нәтижесіндегі
энтропия өзгерісі, ал d si - жүйенің ішкі ... ... ... ... ... ... ... тер термодинамикасының бастапқы
ережесі болып табылады. Егерде жүйенің ішінде қайтымды өзгерістер ... ... ... S = ... ... қайтымсыз процес тер үшін dі S > ... ... de S = 0 Олар үшін (7) ... ... ... d s = de S>0 ... ... классикалық термодинамиканың ІІ заңына сай келеді. (7) теңдеуді
дифферциалдаймыз d s/ dt = de S/ dt + d
si / d t ... ... ... ... ... ... жүйе ... орта арасындағы энтропия алмасу жылдамдығына және жүйенің ішінде
энтропияның түзілу жылдамдығының қосындысына теңдігін көрсетеді
de S /dt – ... оң және ... ... ... ... d si/dt ... 3 түрлі жағдай болуы мүмкін:
1. d S /dt >0 егер de S /dt>0
2. d S /dt 0 егер de S /dt

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 8 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 200 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
OpenFOAM пакетің қолданып, көпфазалы ағындарды модельдеу22 бет
Адсорбенттер.адсорбциялық процес пен оның кинетикасы.30 бет
Адсорбция құрылысы4 бет
Ароматты қатары бар нитроқосылысты жарылғыш заттың (ЖЗ) көмір кенішіндегі метанға қауіпті аудандарының өртке қауіптілігін төмендету37 бет
Ауаның адиабата көрсеткішін табу жолдары12 бет
Ағылшын буржуазиялық революциясы7 бет
Биологиялық жүйелердегі процестерді анализдеуде термодинамиканың 1-2 заңдарын қолдану13 бет
Биофизика6 бет
Ерітіндінің алынуының термодинамикалық және молекулалы– кинетикалық жағдайы12 бет
Жоғары молекулалық заттар11 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь