Модуль 2. Электрические и магнитные свойства тканей и окружающей среды.

Модуль 2. Электрические и магнитные свойства тканей и окружающей среды.

Термодинамика как наука. Предмет и задачи термодинамики. Первый закон термодинамики.

Термодинамика – наука, которая изучает термодинамические системы, между которыми возможен обмен энергией.

ТД система – тело или группа тел условно выделенных от окружающей среды, не обменивается с ней ни энергией, ни веществом.

Параметры:

1. Экстенсивные – зависят от n, V, m

2. Интенсивные – не зависят от n, V, m( плотность, давление, температура)

Стационарное состояние – состояние, при котором параметры системы при взаимодействии с окружающей средой не меняются с течением времени.

1. Открытые – обмен с окр. средой массой и энергией

2. Закрытые– обмен только энергией.

ТД процессы – процессы обмена энергии из одного состояния в другое ( обратимые и необратимые)

Первое начало ТД

Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение внутренней энергии системы и совершение системой работы:

Q = A+∆ U

Для достаточно малых значений количества теплоты и работы и малых приращений U используют обозначения ԁ Q = ԁ A+ ԁ U, подчеркивая этим отличие понятий количества теплоты от внутренней энергии.

Второй закон термодинамики (формулировки). Понятие энтропии. Термодинамическая вероятность.

Формулировка Клаузиуса – теплота самопроизвольно не может переходить от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой.

Формулировка Томсона – невозможен вечный двигатель второго рода, т. е. невозможен такой периодический процесс, единственным результатом которого было бы превращение теплоты в работу вследствие охлаждения тела.

В изолированной системе не могут протекать такие процессы, которые приводят к уменьшению энтропии системы ( еще одна формулировка второго начала тд)

 

( необязательно) Циклом или круговым процессом называют процесс, при котором система возвращается в исходное состояние.

Прямой цикл – соответствует тепловой машине, т. е. получает количество теплоты от некоторого тела – теплоотдатчика ( нагревателя ), совершает работу и отдает часть этой теплоты другому телу – теплоприемнику ( холодильнику )

КПД ( коэффициент полезного действия) – отношение совершенной работы к количеству теплоты, полученному рабочим веществом от нагревателя:

η = А/ Q₁

Обратный цикл – соответствует работе холодильной машины, т. е. такой системе, которая отбирает теплоту от холодильника и передает большее количество теплоты нагревателю.

Энтропия – есть функция состояния системы, разность значений которой для двух состояний равна сумме приведенных количеств теплоты при обратном переходе системы из одного состояния в другое:

∆ S =₁ ∫ ²ԁ Q_необр⁄ T– в необратимом процессе сумма приведенных количеств теплоты меньше изменения энтропии.

Термодинамическая вероятность – число способов размещения частиц или число микросостояний, реализующих данное микросостояние.

Понятие о химическом и электрохимическом потенциале веществ. Уравнение для расчета химического и электрохимического потенциалов веществ.

. Понятие о мембранном транспорте, его биозначение, виды и особенности. Химический и электрохимический потенциалы.

Транспорт – перенос веществ через мембрану.

Виды: 1) пассивный – (DG< 0)осуществляется в результате диффузии в сторону меньшего m и mDs 0 - процесс самопроизвольный:

а) обычная диффузия:

Для электролитов-уравление Нернста- Планка:

Для неэлектролитов: уравнение Фика:

б) транспорт с помощью переносчиков - за счет диффузии переносчика вместе с веществом за счет эстафетной передачи от одной молекулы переносчика к другой; Уравнение Михаэлиса-Ментэн:

в) по каналам.

2) Активный транспорт. Осуществляется при затрате химической энергии против m и m (DG> 0), т.е. активный транспорт – это сопряженный процесс. В зависимости от вида сопряжения различают два вида активного транспорта: а) за счет гидролиза АТФ и окислительно-востановительных реакций (первичный активный транспорт) б) за счет энергии, выделямой при движении веществ по градиенту m и m (вторично активный транспорт)

3) Цитоз – уникальный способ поглощения клетки крупн.в-в и частиц и их выделение с помощью изменения структуры, формы и размеров мембраны. Явление переноса – это необратимые процессы, в результате которых в физической сстеме происходит пространственное перемещение массы, импульса, заряда, энергии и т.д.

m и m и их уравнение

Движущей силой диффузии служит разность m или m- данного вещества в 2-х областях между которыми происходит диффузия. Dm =m₀ + RT *lnC, где

m0 –стандартный химпотенциал, зависящий от природы растворителя;

Dm - движущая сила для незаряженных частиц, т.е. их движение будет зависить от разности C в двух областях.

m - вводится для ионов, движение которых зависит не только от C, но и от потенциала поля.

m=m₀ + RT * lnC + Z*Fj

m - мера работы, необходимой для переноса 1 моль ионов из раствора с данной С и данным потенциалом в бесконечно удаленную точку в вакууме. Она складывается из работы по преодолению хим.взаимодействия и работы эл. поля.

 

Живые организмы как отрытая термодинамическая система. Стационарное состояние биологических систем. Принцип минимума производства энтропии. Теорема Пригожина.

 

Стационарное состояние – состояние, при котором параметры системы при взаимодействии с окружающей средой не меняются с течением времени.

Живые организмы – открытые ТД системы, далеки от равновесного и не находящиеся в стационарном состоянии.

Несмотря на то, что в стационарном состоянии необратимые процессы, протекающие в системе увеличивают энтропию, энтропия не изменяется и чтобы понять это противоречие:

Изменение энтропии:

∆ S = ∆ S_i+∆ S_e

∆ S_i – изменение обусловленное необратимыми процессами в системе

∆ S_e– вызвано взаимодействием системы с внешними телами

Необратимость процессов приводит к ∆ S_i> 0

Стационарность состояния к ∆ S=0, следовательно, ∆ S_e=∆ S-∆ S_i< 0 или ∆ S_e=-∆ S_i

В изолированной системе не могут протекать такие процессы, которые приводят к уменьшению энтропии системы ( еще одна формулировка второго начала тд)

Согласно принципу Пригожина в системе при стационарном состоянии внутренние необратимые процессы протекают так, что ежесекундный прирост S минимален это означает что система не может выйти из стационарного состояния за счет внутреннего необратимого процесса.При изменении внешних условий система переходит из одного стационарного состояния в другое, т. е. адаптируется к внешним условиям.

Принцип минимума производства энтропии – в стационарном состоянии системы скорость возникновения энтропии вследствие необратимых процессов имеет минимальное значение при данных внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния (∆ S_i/∆ t> 0 минимальна)

Понятие об электрографии, ее клиническое значение. Основные физические задачи, решаемые при электрографии. Электрокардиография.

Электрография - совокупность электрических и магнитных способов воспроизведения красочных изображений на различных материалах

Электрография относится к бесконтактным способам полиграфии.В отличие от электрофотографии, бесконтактные способы на основеэлектрографии, используют электрическое поле для вывода информации на запечатываемый материал.Бумага, покрытая диэлектрическим материалом, дает возможность записи скрытого зарядового изображения прямо на бумагу. Процесс записи довольно прост и состоит из трех ступеней: запись изображения, проявление и закрепление. В связи с наличием воздушного зазора, в электрографии необходима высокая напряженность электрического поля.

1. Сердца - ЭКГ

2. Головного мозга - ЭЭГ ( электроэнцефалография )

3. Нервных стволов и мышц - ЭМГ (электромиография )

4. Сетчатки глаз - ЭРГ (электроретинография )

5. Кожных потенциалов - ХРГ (кожное - гальваническое реакция )

6. электрогастрография (ЭГГ),

7. реография

 

 

Блок-схема электрокардиографа с микропроцессором и без микропроцессора.

Дифференциальный усилитель биопотенциалов. Устройство, принцип работы, характеристики.

Электронный микроскоп - устройство, принцип работы, использование для исследования структуры биологических мембран. Подготовка препарата для электронной микроскопии.

 

 

 

Модуль 2. Электрические и магнитные свойства тканей и окружающей среды.

12Следующая ⇒

Поделиться: