АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Основные термины и положения термодинамики

Читайте также:
  1. B. Основные принципы исследования истории этических учений
  2. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  3. I. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ (ТЕРМИНЫ) ЭКОЛОГИИ. ЕЕ СИСТЕМНОСТЬ
  4. I.3. Основные этапы исторического развития римского права
  5. II Съезд Советов, его основные решения. Первые шаги новой государственной власти в России (октябрь 1917 - первая половина 1918 гг.)
  6. II. Основные задачи и функции
  7. II. Основные показатели деятельности лечебно-профилактических учреждений
  8. II. Основные проблемы, вызовы и риски. SWOT-анализ Республики Карелия
  9. II. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ
  10. IV. Механизмы и основные меры реализации государственной политики в области развития инновационной системы
  11. SCАDA-системы: основные блоки. Архивирование в SCADA-системах. Архитектура системы архивирования.
  12. V. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Лекция №1

Элементы химической термодинамики, термодинамики растворов

И химической кинетики

Значение химии в медицине

· 78 элементов входят в состав живых организмов.

· 44 элемента составляют лекарственные препараты.

· Изотопы 38 элементов используются в диагностике и радиотерапии различных заболеваний.

· Более 70 элементов входят в состав материалов, применяемых для изготовления медицинской аппаратуры, приборов, инструментов, перевязочных средств, искусственной крови, различных протезов, зуботехнических материалов и др.

· В организме человека реализуется около 100 тысяч химических превращений.

· Живая клетка функционирует по строгим законам химии.

· Более 75 % лекарственных средств производит химико-фармацевтическая промышленность.

Задача, состоящая перед медиками в ближайшее время, предупреждать, а не лечить болезни. Чтобы стать высококвалифицированным специалистом нужно помнить высказывание М.В. Ломоносова: «… Медик без довольного познания химии совершенен быть не может… От одной химии уповать можно на исправление недостатков лечебной науки»

Термодинамика – наука, изучающая общие законы взаимного превращения одной формы энергии в другую.

К настоящему времени термодинамика содержит два основных раздела:

1. Равновесная термодинамика (термодинамика изолированных систем)

В основном разработана в середине 19-го – начале 20-го века и содержит три закона – три «Начала»:

· -в середине 19-го века Ю. Р. Майером, Дж. Джоулем и Г. Гельмгольцем был сформулирован первые закон термодинамики - «Первое начало термодинамики».

· - в 1850 году Р. Клаузиусом, и независимо от него в 1851 году У. Томсоном было сформулировано «Второе начало термодинамики».

· -в 1906 году В. Нернст сформулировал «Третье начало термодинамики».

2. Неравновесная термодинамика(термодинамика открытых систем)

Разработана в 20-м веке. Содержит два основных подраздела:

· -слабо неравновесную термодинамику, основы которой разработаны в 1931 Л. Онсагером;

· -сильно неравновесную термодинамику, в основном разработанную Г. Хакеном, И. Пригожиным и Р. Томом в середине 20-го века.

Первой работой в области неравновесной термодинамики в биологии является опубликованная в 1935 году книга Э.Бауэра «Теоретическая биология», в которой был сформулирован «Всеобщий закон биологии».

Основные термины и положения термодинамики

При изучении термодинамики пользуются определенными понятиями.

Система – это совокупность материальных объектов (тел), ограниченных каким-либо образом от окружающей среды. Это может быть раствор любого вещества, организм животного, состоящий из взаимодействующих элементов- органов.

Элементами называются части, обладающие определенными свойствами. В случае биологических объектов имеем ряд:

Биосфера – биоценоз – популяция – организм – орган – ткань – клетка – органелла - молекула.

При взаимодействии термодинамической системы с окружающей средой происходит обмен энергией. Возможны два способа передачи энергии. Упорядоченная форма передачи энергии, которая связана с изменением внешних (объема и давления) параметров состояния системы, называют работой. Неупорядоченную форму передачи энергии называют теплотой. В термодинамике под термином «работа» чаще понимают не сам процесс, а количество передаваемой при этом энергии. Работу, производимую системой над окружающей средой, принято считать положительной, работу, производимую над системой принято считать отрицательной.

Под термином «теплота» понимают не сам процесс, а количество передаваемой энергии Q. Q положительна, если система получает некоторое количество энергии в форме теплоты, при передаче энергии в противоположном направлении величину Q считают отрицательной. Единица измерения в СИ – джоуль (Дж).

Термодинамические системы могут быть следующими:

Гомогенная – система, в которой каждое свойство ее (параметр) имеет одно и то же значение во всех точках объема или меняется плавно от точки к точке.

Гетерогенная – такая система, которая состоит из нескольких гомогенных систем, отделенных друг от друга поверхностью разделяя фаз, на которой свойства меняются скачком.

Организм человека состоит из многофазных систем – ткани, кровь, лимфа, слюна и др.

•Изолированная система – система, которая не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией в форме работы или теплоты.

Закрытая (замкнутая) система – система, которая может обмениваться с окружающей средой лишь энергией и не может обмениваться веществом;

Открытая система – система, которая обменивается с окружающей средой и энергией, и веществом.

Адиабатная система – нет теплообмена с окружающей средой.

Живые организмы являются открытыми системами: организм человека за 40 лет жизни потребляет в среднем 40 т воды, 6 т пищи и около 12 млн л кислорода. Постоянный обмен между системой окружающей средой составляет материальную сущность жизнедеятельности - метаболизм.

Состояние любой термодинамической системы характеризуется двумя группами параметров:

Интенсивными термодинамическими параметрами (давление, температура и др.), не зависящими от массы или числа частиц в системе;

Экстенсивными термодинамическими параметрами (общая энергия, энтропия, внутренняя энергия), зависящими от массы или числа частиц в системе.

Изменение параметров термодинамической системы называется термодинамическим процессом.

Различают

- изотермические (при постоянной температуре, Т = соnst),

- изобарные (при постоянном давлении, Р = соnst),

- изохорные (при постоянном объеме, V = соnst),

- адиабатические процессы (без теплообмена с окружающей средой).

Энергию системы (W) можно представить как совокупность двух частей: зависящую от движения и положения системы как целого (W ц) и не зависящую от этих факторов (U).

  W = W ц+ U (1.1)

Вторую составляющую этой совокупности U называют внутренней энергией системы.

Она включает энергию теплового движения частиц, а также химическую и ядерную энергию, определяющую поступательное, колебательное и вращательное движение молекул, внутримолекулярное взаимодействие и колебание атомов, энергию вращения электронов.

Внутренняя энергия в свою очередь разделяется на свободную энергию и связанную энергию.

Свободная энергия (G) – та часть внутренней энергии, которая может быть использована для совершения работы.

Связанная энергия (W св) – та часть энергии, которую нельзя превратить в работу.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)