№ 1 Електростатика - розділ фізики, що вивчає електричні заряди тіл і їх взаємодія між собою. Закон Кулона: «сила взаємодії між двома нерухомими точковими зарядами, що знаходяться у вакуумі, пропорційна зарядам і обернено пропорційна квадрату відстані між ними»: F = k · | Q1 · Q2 | / r ². (Кл). Закон збереження заряду: «алгебраїчна сума електричних зарядів будь-якої замкнутої системи залишається незмінною, які б процеси не відбувалися всередині цієї системи». Електричне поле - поле, за допомогою якого взаємодіють електричні заряди. Напруженість ел. поля - векторна величина, що дорівнює відношенню сили, що діє на позитивний точковий заряд, поміщений у дану точку, до цього заряду. Е = 1 / 4πε0 · q1 / r ² (Н / Кл, В / м).
№ 2 Робота з переміщення заряду в електричному полі: робота сил електричного поля представляють різницею потенційних енергій, якими володіє точковий заряд у початковій і кінцевій точках поля заряду. А12 = 1/4πε0 · qq0/r1-1/4πε0 · qq0/r2 = U1-U2. Потенціал - фізична величина, яка визначається потенційною енергією одиничного позитивного заряду, поміщеного в цю точку: φ = 1/4πε0 · q / r. Потенціал - фізична величина, що визначається роботою з переміщення одиничного позитивного заряду при видаленні його з даної точки в нескінченність: φ = Абесконечность/q0 (В). Різниця потенціалів двох точок 1 і 2 - робота, що здійснюються силами поля, при переміщенні одиничного позитивного заряду з точки 1 в точку 2: φ1-φ2 = інтеграл від 1 до 2 по Еdl = інтеграл від 1 до 2 по Еldl.
№ 3 Провідники - тіла, в яких електричний заряд може переміщатися по всьому його об'єму. Види: провідники 1-го роду (метали) - перенесення в них зарядів (вільних електронів) не супроводжується хімічними перетвореннями, провідники 2-го роду (розчини кислот) - перенесення в них зарядів (позитивних і негативних іонів) веде до хімічних змін. Діелектрики (скло) - тіла, в яких практично відсутні вільні заряди. Напівпровідники (кремній) - займають проміжне положення між провідниками і діелектриками. Поляризація - процес орієнтації диполів або появи під дією електричного поля орієнтованих по полю диполів. Електронна поляризація (деформаційна) з неполярними молекулами полягає у виникненні у атомів індукованого дипольного моменту за рахунок деформації електронних орбіт. Орієнтаційна поляризація (дипольна) з полярними молекулами полягає в орієнтації наявних дипольних моментів молекул по полю. Ця орієнтація тим сильніше, чим більше напруженість електричного поля і нижче температура. Діелектрична проникність - величина, що показує, у скільки разів полі послаблюється діелектриком, характеризуючи кількісно властивість діелектрика поляризуватися в електричному полі.
№ 4 Електроємність визначається зарядом, повідомлення якого провідникові змінює його потенціал на одиницю С = q / φ. Вона залежить від форми і розмірів провідника, але не від заряду і потенціалу. Конденсатор - пристрій, що володіє здатністю при малих розмірах і невеликих щодо навколишніх тіл потенціалах накопичувати значні за величиною заряди, тобто володіти великою ємністю. Він складається з 2-х провідників, розділених діелектриком (2 плоскі пластини, 2 циліндра, 2 сфери). Залежно від форми провідників конденсатори бувають плоскі, циліндричні та сферичні. Ємність плоского конденсатора - фізична величина, що дорівнює відношенню заряду, накопиченого в конденсаторі, до різниці потенціалів між його провідниками: С = q / (φ1-φ2). З'єднання конденсаторів: 1) паралельне (φА - φБ = const, U1 = U2 = ... = Un, q = q1 + q2 + ... + qn, C = ΣCi).
2) послідовне (U = q / C = U1 + U2 + ... + Un, q = Сu = C1U1 = CnUn, 1 / C = Σ1/Ci, Δφ = ΣΔφi).
№ 5 Постійний струм - струм, сила і напрям якого не змінюються з часом: I = q / t. (А). Щільність струму - фізична величина, що визначається силою струму, що проходить через поперечний переріз провідника, перпендикулярного напрямку струму: j = I / S (А / м ²). Закон Ома для ділянки кола: «сила струму на ділянці кола прямо пропорційна напрузі на цій ділянці і обернено пропорційна опору ділянки »I = U / R (А). З'єднання опорів: 1) паралельне (I = I1 + In, U = Un, 1 / R = 1/R1 +1 / Rn), 2) послідовне (I = In, U = U1 + Un, R = R1 = Rn).
№ 6 Закон Ома для повного замкненого кола: «сила струму в замкнутому ланцюзі прямо пропорційна ЕРС джерела струму і назад пропорційна повного опору ланцюга». I = Е / (R + r). Е-електрорушійна сила - відношення роботи сторонніх сил при переміщенні заряду вздовж контуру до величини цього заряду. Робота електричного струму: А = UIt = Uq = I ² Rt (Вт · год) - твір сили струму на напругу і на час протікання струму по ланцюгу. Потужність струму: P = A / t = IU (Вт) - відношення досконалої роботи до часу, протягом якого ця робота була здійснена.
№ 7 Електролітична дисоціація - розпад молекули розчиненої речовини в результаті взаємодії їх з молекулами розчинника (рекомбінація). Ступінь дисоціації молекул - відношення числа дисоційованому молекул до загального числа розчинених молекул в розчині: α = n/n0. Вона залежить від: 1) природи електроліту і розчинника, 2) температури: вона прямо пропорційна Т, 3) концентрації: вона обернено пропорційна С. Слабкі розчини майже повністю дисоційований. Електроліз: позитивні катіони підходять до катода, отримують від нього відсутні електрони і виділяються на катоді у вигляді нейтральних атомів. Негативні аніони віддають аноду зайвий електрон і виділяються у вигляді нейтральних атомів (радикали). Іони металу покривають металевим шаром. Іони газу виділяються. Явище електролізу - виділення на електродах речовини електроліту в результаті розкладання речовини електричним струмом. Закони Фарадея: I з-н: «кількість речовини, що виділилася на електроді пропорційно заряду або кількістю електрики, який пройшов через електроліт»: m = kq. II з-н: «електрохімічний еквівалент пропорційний хімічному еквіваленту, тобто прямо пропорційний атомній вазі і обернено пропорційний числу, виражає його хімічну валентність»: k = χ / F, χ-хімічний еквівалент (каппа): χ = A / z, А- атомна вага, z-валентність. Об'єднаний з-н Фарадея: m = 1 / F · A / z · q, (m = 1 / F · A / z · It). F - число Фарадея, F = 96500. Ця кількість електрики, що пройшло через електроліт, якщо на електродах виділиться речовину в кількості, що дорівнює одному хімічному еквіваленту.
№ 8 Клітина - основна біологічна структурна одиниця, елементарна жива система. У клітці відбувається: 1) Химич. метаболізм і біосинтез, 2) Акумуляція енергії і її перетворення з химич молекули АТФ в хіміч. і механіч. роботи. Усі енергетичні і біосинтетичні функції клітини можливі у відкритих неодноместних системах: 1) всередині клітини повинен зберігатися певний хіміч. склад і структура, тобто вона повинна бути скасована від зовнішнього середовища, 2) але повинен відбуватися транспорт речовин у клітину і з клітки. Обидві ці функції виконує біологічна мембрана - напівпроникна мембрана, яка відокремлює клітину від зовнішнього середовища. Мембрана не є пасивною оболонкою. Вона бере пряму і дуже важливе участь у всіх функціях клітини. Мембрана - подвійний ліпідний шар, в якому є одиночні білкові молекули. Молекула ліпіду складається з негативною або позитивною гідрофільній головки і нейтрального гідрофобного хвоста. Білки схожі на ліпідний шар. Ступінь занурення білків різна. 20-30% поверхні мембрани вільні від білків. У мембрані є канали, через які відбувається дифузія молекул та іонів. Перенесення речовин може відбуватися без витрати енергії клітини (пасивний транспорт) і за рахунок енергії, виділеної в клітці молекулами АТФ (активний транспорт). Пасивний транспорт обумовлений осмосом, дифузією і полегшеної дифузією. p = g · q · h - осмотичний тиск. Проникнення розчинника в розчин через напівпроникну перегородку називається осмосом. Тиск, який розчинена речовина робить на напівпроникну перегородку, назив. осмотичним і визначається формулою Вант-Гоффа: pосм. = З · RT / M. c - концентрація розчину. Розчини з однаковими осмотіч. тисками назив. ізотонічними. Високе осмотіч. тиск назив. гіпертонічним, а менше - гіпотонічним. Дифузія - явище самовільного перенесення речовини з області з більшою концентрацією в область з меншою концентрацією. У клітинах і тканинах прискорення вільної дифузії досягається збільшенням поверхні переносу і градієнта концентрації. Полегшена дифузія - дифузія через ліпідний бішар в за допомогою переносників або через канали. Перенесення молекул та іонів проти електрохімічного градієнта, здійснюваний клітиною за рахунок енергії метаболічних процесів, називають активним транспортом. Активний транспорт притаманний тільки біологічних мембран, завдяки йому протягом всього життя організму зберігається просторова гетерогенність (відмінність внутрішньоклітинного середовища від позаклітинної, відмінність одних клітин від інших) . Активний перенесення речовини через мембрану відбувається за рахунок вільної енергії, що вивільняється в ході хімічних реакцій усередині клітини.
№ 1. Гідродинаміка. Ур-ня нерозривності потоку. Ур-ня Бернуллі. Робота пульверизатора і водоструминного насоса
Гідродинаміка - розділ механіки, вивчаюче дв-ие нестисливої рідини і її взаимодейств з навко твердими тілами. Ідеальна рідина - нестисливої рідина, щільність якої у всіх точках потоку залишається постійною, не в'язка рідина, нехтують тертям шарів рідини. Лінія, дотична, в кожній точці, яка вказує спрямований швидкості рідини в цій точці зв .- лінією струму. Лінії струму не перетнув-ся між собою. Якщо вектор швидкості залишається постійним у кожн точці простору, то такий перебіг наз-ся стаціонарним. Частина рідини, обмежена лініями струму зв. - Трубкою струму.
S 1 V 1 = S 2 V 2 - Ур-ня нерозривності потоку - для даної трубки струму добуток площі поперечного перерізу труби на швидкість течії рідини є величина постійна. Ур-ня Бернуллі (закон збереження енергії для рідини).
Физич величина, що визначається нормальною силою, действующ з боку рідини на одиницю площі зв - тиском. 1Па = тиску, який створюється силою в 1Н рівномірно розподіляється на поверхні площею 1 м ² перпендикулярно до неї. (Gύ ² 1 / 2) + gqh 1 + p 1 = ( gύ ² 2 / 2) + gqh 2 + p 2 gύ ² / 2 - питома кінетична енергія або гідродинамічним тиск, обумовлений швидкістю рідини. gqh-питома потенційно енергія або гідростатичний тиск, або вагове тиск, обумовлений висотою підйому рідини. p-статичний тиск, обумовлений зовнішніми силами.
Повний тиск, що дорівнює сумі гідродинамічного, вагового, статичного тисків у будь-якій частині потоку є величина постійна. Існують прилади, які працюють на основі Бернуллі. Пульверизатор, водоструминні насос. Пульверизатор складається з вертикальної трубки і горизонтального сопла. Вертикальна трубка опущена в рідину, а по соплу подувают повітря. Тиск в струмені повітря, що протікає над отвором трубки, менше атмосферного. Тому атмосферний тиск змушує рідину підніматися по вертикальній трубці. Потрапляючи в струмінь повітря, рідина розпилюється. Для збільшення ефективності пульверизатора перетин кінця сопла роблять менше перетину іншої його частини, внаслідок чого швидкість потоку повітря на виході з сопла увелич-ся і всмоктуючий дія струменя повітря зростає. Водоструминні насос - резервуар, в який упаяні 2 трубки. У 1-у трубку під тиском протікає вода, потрапляючи в 2-у трубку. У звуженої частини 1-ї трубки тиск знижується і стає менше атмосферного. Тому в резервуарі створюється розрядження. Трубку приєднують до резервуару, який йде у посудину, з якого необхідно відкачати повітря. Насос служить для отримання невеликих розрядження.
№ 2. Перебіг в'язкої рідини. Рівняння Ньютона і Пуазейля
При перебігу реальної рідини окремі її шари рухаються з різною швидкістю, взаємодіючи один з одним силами, дотичними до шарів рідини, які перешкоджають переміщенню однієї частини рідини відносно іншої. Це явище наз-ся внутрішнім тертям або в'язкістю.
Прояв сил внутрішнього тертя пояснюється різною швидкістю шарів і тепловим рухом молекул. Перепад швидкості по осі х перпендикулярно руху рідини зв .- градієнтом швидкості по осі х. Градієнт швидкості показує, як швидко міняється швидкість при переході від шару до шару за напрямом х перпендикулярна. направл. шарів. Закон Ньютона для в'язкої рідини: F-градієнт швидкості; dv/dx- градієнт швидкості по осі х; S-розглянута площа поверхні шарів; - коефіцієнт пропорційності, який залежить від роду рідини і зв .- динамічної рідиною. Знак «-» показує, що сила в'язкого тертя спрямована проти швидкості рідини. = 1ПА * С - динамічна в'язкість середовища, в якій при ламінарному перебігу і градієнті швидкості з модулем 1м/сна 1м виникає сила внутрішнього тертя в 1н на 1м ^ 2 поверхні торкання шарів. Бувають рідини: ньютоновскими - якщо коефіцієнт в'язкості залежить від температ. і не залежить від градієнта швидкості і перепаду тиску в посудині, то рідина ньютонівська. неньютонівська - якщо коефіцієнт в'язкості залежить від градієнта швидкості і перепаду тиску в посудині, то рідина неньютонівська. Кров - неньютонівська рідина - це в'язка рідина, суспензія червоного кольору, що складається з плазми і що містяться в ній кров'яних тілець. Ур-ие Пуазейля: R-радіус труби, - коефіцієнт в'язкості; - градієнт тиску по довжині труби. гідравлічний опір. Чим більше гідравлічний опір, тим менше витрата рідини.
№ 3. Ламінарна і турбулентна течія. Методи вимірювання тиску крові
Сущ-ют 2 режими руху рідини. Перебіг в'язкої рідини може бути ламінарним або турбулентним. Ламінарний рух - течія рідини, при якому відсутня перемішування сусідніх шарів потоку. Воно стаціонарне. Для нього справедливо ур-ня Бернуллі і Пуазейля. Причиною того, що шари рідини не перемішана-ся, явл-ся різниця між швидкостями шарів рідини відповідно до законів Бернуллі. Між шарами виникає різниця тисків, і частки рідини переходять з шарів, де тиск більше, в шари, де тиск менший. Ламінарна протягом енергетично більш вигідно. Турбулентне рух - не стаціонарне, в кожн. точці швидкість змінюється, супроводжується звуковим сигналом. При збільшенні градієнта швидкості і самої швидкості виникають великі поперечні перепади тиску, шари рідини завихрювалося. Число Ренольса: Re = (ρ · ύ ср · d) / ή, де ρ .- щільність рідини, ύср - середня швидкість рідини по трубі, d - діаметр труби, ή - коефіцієнт в'язкості. Якщо число Ренольса <1000, то рух ламінарний, якщо> 1000, але <2000, то перехід від ламінарного до турбулентного, якщо> 2000, то турбулентний рух. Методи виміряно тиску крові: 1) безпосередній - пов'язаний з втратою крові і больовими відчуттями. При цьому у тварин артерію оголюють, надрізають і в розріз вводять вигнуту трубку (канюлю), представляющ. собою трубку Піто. Її з'єднують з манометром, що дозволяє викреслювати криву зміни тиску крові в артерії. 2) манжетні - заснований на прослуховуванні шумів, створюваних пульсовими хвилями. 3) ефект Доплера - під манжетку на поверхню тіла накладають випромінювач і приймач ультразвуку. На артерію направляють ультразвукову хвилю. Коли тиск у манжеті стає менше систолічного, артерія розтискається і стінки її починають рухатися, і при відображенні ультразвукової хвилі від рухомої стінки відбувається зміна частоти ультразвуку (ефект Доплера), який сприймається спец приладом. Тиск у манжеті після ефекту Доплера відповідає диастолическому тиску. 4) електронні вимірювачі тиску.
№ 4. Сила Стокса. Методи вимірювання коефіцієнта в'язкості методом Стокса і капілярного віскозиметра
Метод Стокса: для більш в'язких рідин використовують віскозиметри, засновані на вимірюванні швидкості падіння в рідині маленьких кульок. Закон Стокса: сила опору Fс (сила Стокса), що діє на кульку при русі його з невеликій швидкості в необмеженої в'язкої рідини (при великому видаленні його від стінок судин), пропорційна радіусу кульки, коефіцієнту в'язкості кульки R і швидкості руху кульки Fc = 6πή R ύ. Нехай в рідині падає кулька масою m. На нього діють сила тяжіння mg = ρVg = (4 / 3) πR ³ ρg (ρ-щільність матеріалу кульки), що виштовхує Архімедова сила Fа = ρжVg = (4 / 3) πR ³ ρжg (ρж-щільність рідини), сила Стокса, під дією яких кулька набуває прискорення ma = mg-Fа-Fс. У міру падіння кульки швидкість його зростає, що приводить до зростання сили Стокса. Через певний час кулька досягає такої швидкості, при якій його прискорення робиться рівним нулю і рух кульки стає рівномірним. mg = Fa + Fc, або 4/3πR ³ g (ρ-ρж) = 6πήRύ. Звідси коефіцієнт в'язкості: ή = 2 / 9 · ((ρ-ρж) / ύ) · gR ². Метод капілярного віскозиметра: в основі його закон Гагена-Паузейля. Віскозиметр представляє собою U-образну трубку, одне з колін якої має капіляр, щоб потік рідини в ньому був ламінарним. Певний обсяг досліджуваної рідини вливають в широке коліно приладу, а потім за допомогою груші засмоктують рідина через коліно з капіляром так, щоб рівень рідини піднявся вище позначки А. Потім, прибравши грушу, спостерігають за рухом рідини в цьому коліні. Коли рівень її проходить через позначку А, включають секундомір, а коли рідина проходить через позначку Б, секундомір вимикають. Так дізнаються час t руху фіксованого обсягу рідини V через капіляр. Рух відбувається під дією гідростатичного тиску p1-p2 = ρgh, h-різницю рівнів рідини в двох колінах приладу. Коефіцієнт в'язкості досліджуваної рідини:
№ 5. Фізичні закономірності руху крові в судинній системі. Атеросклероз. Пульсова хвиля № 2 Робота з переміщення заряду в електричному полі: робота сил електричного поля представляють різницею потенційних енергій, якими володіє точковий заряд у початковій і кінцевій точках поля заряду. А12 = 1/4πε0 · qq0/r1-1/4πε0 · qq0/r2 = U1-U2. Потенціал - фізична величина, яка визначається потенційною енергією одиничного позитивного заряду, поміщеного в цю точку: φ = 1/4πε0 · q / r. Потенціал - фізична величина, що визначається роботою з переміщення одиничного позитивного заряду при видаленні його з даної точки в нескінченність: φ = Абесконечность/q0 (В). Різниця потенціалів двох точок 1 і 2 - робота, що здійснюються силами поля, при переміщенні одиничного позитивного заряду з точки 1 в точку 2: φ1-φ2 = інтеграл від 1 до 2 по Еdl = інтеграл від 1 до 2 по Еldl.
№ 3 Провідники - тіла, в яких електричний заряд може переміщатися по всьому його об'єму. Види: провідники 1-го роду (метали) - перенесення в них зарядів (вільних електронів) не супроводжується хімічними перетвореннями, провідники 2-го роду (розчини кислот) - перенесення в них зарядів (позитивних і негативних іонів) веде до хімічних змін. Діелектрики (скло) - тіла, в яких практично відсутні вільні заряди. Напівпровідники (кремній) - займають проміжне положення між провідниками і діелектриками. Поляризація - процес орієнтації диполів або появи під дією електричного поля орієнтованих по полю диполів. Електронна поляризація (деформаційна) з неполярними молекулами полягає у виникненні у атомів індукованого дипольного моменту за рахунок деформації електронних орбіт. Орієнтаційна поляризація (дипольна) з полярними молекулами полягає в орієнтації наявних дипольних моментів молекул по полю. Ця орієнтація тим сильніше, чим більше напруженість електричного поля і нижче температура. Діелектрична проникність - величина, що показує, у скільки разів полі послаблюється діелектриком, характеризуючи кількісно властивість діелектрика поляризуватися в електричному полі.
№ 4 Електроємність визначається зарядом, повідомлення якого провідникові змінює його потенціал на одиницю С = q / φ. Вона залежить від форми і розмірів провідника, але не від заряду і потенціалу. Конденсатор - пристрій, що володіє здатністю при малих розмірах і невеликих щодо навколишніх тіл потенціалах накопичувати значні за величиною заряди, тобто володіти великою ємністю. Він складається з 2-х провідників, розділених діелектриком (2 плоскі пластини, 2 циліндра, 2 сфери). Залежно від форми провідників конденсатори бувають плоскі, циліндричні та сферичні. Ємність плоского конденсатора - фізична величина, що дорівнює відношенню заряду, накопиченого в конденсаторі, до різниці потенціалів між його провідниками: С = q / (φ1-φ2). З'єднання конденсаторів: 1) паралельне (φА - φБ = const, U1 = U2 = ... = Un, q = q1 + q2 + ... + qn, C = ΣCi).
2) послідовне (U = q / C = U1 + U2 + ... + Un, q = Сu = C1U1 = CnUn, 1 / C = Σ1/Ci, Δφ = ΣΔφi).
№ 5 Постійний струм - струм, сила і напрям якого не змінюються з часом: I = q / t. (А). Щільність струму - фізична величина, що визначається силою струму, що проходить через поперечний переріз провідника, перпендикулярного напрямку струму: j = I / S (А / м ²). Закон Ома для ділянки кола: «сила струму на ділянці кола прямо пропорційна напрузі на цій ділянці і обернено пропорційна опору ділянки »I = U / R (А). З'єднання опорів: 1) паралельне (I = I1 + In, U = Un, 1 / R = 1/R1 +1 / Rn), 2) послідовне (I = In, U = U1 + Un, R = R1 = Rn).
№ 6 Закон Ома для повного замкненого кола: «сила струму в замкнутому ланцюзі прямо пропорційна ЕРС джерела струму і назад пропорційна повного опору ланцюга». I = Е / (R + r). Е-електрорушійна сила - відношення роботи сторонніх сил при переміщенні заряду вздовж контуру до величини цього заряду. Робота електричного струму: А = UIt = Uq = I ² Rt (Вт · год) - твір сили струму на напругу і на час протікання струму по ланцюгу. Потужність струму: P = A / t = IU (Вт) - відношення досконалої роботи до часу, протягом якого ця робота була здійснена.
№ 7 Електролітична дисоціація - розпад молекули розчиненої речовини в результаті взаємодії їх з молекулами розчинника (рекомбінація). Ступінь дисоціації молекул - відношення числа дисоційованому молекул до загального числа розчинених молекул в розчині: α = n/n0. Вона залежить від: 1) природи електроліту і розчинника, 2) температури: вона прямо пропорційна Т, 3) концентрації: вона обернено пропорційна С. Слабкі розчини майже повністю дисоційований. Електроліз: позитивні катіони підходять до катода, отримують від нього відсутні електрони і виділяються на катоді у вигляді нейтральних атомів. Негативні аніони віддають аноду зайвий електрон і виділяються у вигляді нейтральних атомів (радикали). Іони металу покривають металевим шаром. Іони газу виділяються. Явище електролізу - виділення на електродах речовини електроліту в результаті розкладання речовини електричним струмом. Закони Фарадея: I з-н: «кількість речовини, що виділилася на електроді пропорційно заряду або кількістю електрики, який пройшов через електроліт»: m = kq. II з-н: «електрохімічний еквівалент пропорційний хімічному еквіваленту, тобто прямо пропорційний атомній вазі і обернено пропорційний числу, виражає його хімічну валентність»: k = χ / F, χ-хімічний еквівалент (каппа): χ = A / z, А- атомна вага, z-валентність. Об'єднаний з-н Фарадея: m = 1 / F · A / z · q, (m = 1 / F · A / z · It). F - число Фарадея, F = 96500. Ця кількість електрики, що пройшло через електроліт, якщо на електродах виділиться речовину в кількості, що дорівнює одному хімічному еквіваленту.
№ 8 Клітина - основна біологічна структурна одиниця, елементарна жива система. У клітці відбувається: 1) Химич. метаболізм і біосинтез, 2) Акумуляція енергії і її перетворення з химич молекули АТФ в хіміч. і механіч. роботи. Усі енергетичні і біосинтетичні функції клітини можливі у відкритих неодноместних системах: 1) всередині клітини повинен зберігатися певний хіміч. склад і структура, тобто вона повинна бути скасована від зовнішнього середовища, 2) але повинен відбуватися транспорт речовин у клітину і з клітки. Обидві ці функції виконує біологічна мембрана - напівпроникна мембрана, яка відокремлює клітину від зовнішнього середовища. Мембрана не є пасивною оболонкою. Вона бере пряму і дуже важливе участь у всіх функціях клітини. Мембрана - подвійний ліпідний шар, в якому є одиночні білкові молекули. Молекула ліпіду складається з негативною або позитивною гідрофільній головки і нейтрального гідрофобного хвоста. Білки схожі на ліпідний шар. Ступінь занурення білків різна. 20-30% поверхні мембрани вільні від білків. У мембрані є канали, через які відбувається дифузія молекул та іонів. Перенесення речовин може відбуватися без витрати енергії клітини (пасивний транспорт) і за рахунок енергії, виділеної в клітці молекулами АТФ (активний транспорт). Пасивний транспорт обумовлений осмосом, дифузією і полегшеної дифузією. p = g · q · h - осмотичний тиск. Проникнення розчинника в розчин через напівпроникну перегородку називається осмосом. Тиск, який розчинена речовина робить на напівпроникну перегородку, назив. осмотичним і визначається формулою Вант-Гоффа: pосм. = З · RT / M. c - концентрація розчину. Розчини з однаковими осмотіч. тисками назив. ізотонічними. Високе осмотіч. тиск назив. гіпертонічним, а менше - гіпотонічним. Дифузія - явище самовільного перенесення речовини з області з більшою концентрацією в область з меншою концентрацією. У клітинах і тканинах прискорення вільної дифузії досягається збільшенням поверхні переносу і градієнта концентрації. Полегшена дифузія - дифузія через ліпідний бішар в за допомогою переносників або через канали. Перенесення молекул та іонів проти електрохімічного градієнта, здійснюваний клітиною за рахунок енергії метаболічних процесів, називають активним транспортом. Активний транспорт притаманний тільки біологічних мембран, завдяки йому протягом всього життя організму зберігається просторова гетерогенність (відмінність внутрішньоклітинного середовища від позаклітинної, відмінність одних клітин від інших) . Активний перенесення речовини через мембрану відбувається за рахунок вільної енергії, що вивільняється в ході хімічних реакцій усередині клітини.
№ 1. Гідродинаміка. Ур-ня нерозривності потоку. Ур-ня Бернуллі. Робота пульверизатора і водоструминного насоса
Гідродинаміка - розділ механіки, вивчаюче дв-ие нестисливої рідини і її взаимодейств з навко твердими тілами. Ідеальна рідина - нестисливої рідина, щільність якої у всіх точках потоку залишається постійною, не в'язка рідина, нехтують тертям шарів рідини. Лінія, дотична, в кожній точці, яка вказує спрямований швидкості рідини в цій точці зв .- лінією струму. Лінії струму не перетнув-ся між собою. Якщо вектор швидкості залишається постійним у кожн точці простору, то такий перебіг наз-ся стаціонарним. Частина рідини, обмежена лініями струму зв. - Трубкою струму.
S 1 V 1 = S 2 V 2 - Ур-ня нерозривності потоку - для даної трубки струму добуток площі поперечного перерізу труби на швидкість течії рідини є величина постійна. Ур-ня Бернуллі (закон збереження енергії для рідини).
Физич величина, що визначається нормальною силою, действующ з боку рідини на одиницю площі зв - тиском. 1Па = тиску, який створюється силою в 1Н рівномірно розподіляється на поверхні площею 1 м ² перпендикулярно до неї. (Gύ ² 1 / 2) + gqh 1 + p 1 = ( gύ ² 2 / 2) + gqh 2 + p 2 gύ ² / 2 - питома кінетична енергія або гідродинамічним тиск, обумовлений швидкістю рідини. gqh-питома потенційно енергія або гідростатичний тиск, або вагове тиск, обумовлений висотою підйому рідини. p-статичний тиск, обумовлений зовнішніми силами.
Повний тиск, що дорівнює сумі гідродинамічного, вагового, статичного тисків у будь-якій частині потоку є величина постійна. Існують прилади, які працюють на основі Бернуллі. Пульверизатор, водоструминні насос. Пульверизатор складається з вертикальної трубки і горизонтального сопла. Вертикальна трубка опущена в рідину, а по соплу подувают повітря. Тиск в струмені повітря, що протікає над отвором трубки, менше атмосферного. Тому атмосферний тиск змушує рідину підніматися по вертикальній трубці. Потрапляючи в струмінь повітря, рідина розпилюється. Для збільшення ефективності пульверизатора перетин кінця сопла роблять менше перетину іншої його частини, внаслідок чого швидкість потоку повітря на виході з сопла увелич-ся і всмоктуючий дія струменя повітря зростає. Водоструминні насос - резервуар, в який упаяні 2 трубки. У 1-у трубку під тиском протікає вода, потрапляючи в 2-у трубку. У звуженої частини 1-ї трубки тиск знижується і стає менше атмосферного. Тому в резервуарі створюється розрядження. Трубку приєднують до резервуару, який йде у посудину, з якого необхідно відкачати повітря. Насос служить для отримання невеликих розрядження.
№ 2. Перебіг в'язкої рідини. Рівняння Ньютона і Пуазейля
При перебігу реальної рідини окремі її шари рухаються з різною швидкістю, взаємодіючи один з одним силами, дотичними до шарів рідини, які перешкоджають переміщенню однієї частини рідини відносно іншої. Це явище наз-ся внутрішнім тертям або в'язкістю.
Прояв сил внутрішнього тертя пояснюється різною швидкістю шарів і тепловим рухом молекул. Перепад швидкості по осі х перпендикулярно руху рідини зв .- градієнтом швидкості по осі х. Градієнт швидкості показує, як швидко міняється швидкість при переході від шару до шару за напрямом х перпендикулярна. направл. шарів. Закон Ньютона для в'язкої рідини: F-градієнт швидкості; dv/dx- градієнт швидкості по осі х; S-розглянута площа поверхні шарів; - коефіцієнт пропорційності, який залежить від роду рідини і зв .- динамічної рідиною. Знак «-» показує, що сила в'язкого тертя спрямована проти швидкості рідини. = 1ПА * С - динамічна в'язкість середовища, в якій при ламінарному перебігу і градієнті швидкості з модулем 1м/сна 1м виникає сила внутрішнього тертя в 1н на 1м ^ 2 поверхні торкання шарів. Бувають рідини: ньютоновскими - якщо коефіцієнт в'язкості залежить від температ. і не залежить від градієнта швидкості і перепаду тиску в посудині, то рідина ньютонівська. неньютонівська - якщо коефіцієнт в'язкості залежить від градієнта швидкості і перепаду тиску в посудині, то рідина неньютонівська. Кров - неньютонівська рідина - це в'язка рідина, суспензія червоного кольору, що складається з плазми і що містяться в ній кров'яних тілець. Ур-ие Пуазейля: R-радіус труби, - коефіцієнт в'язкості; - градієнт тиску по довжині труби. гідравлічний опір. Чим більше гідравлічний опір, тим менше витрата рідини.
№ 3. Ламінарна і турбулентна течія. Методи вимірювання тиску крові
Сущ-ют 2 режими руху рідини. Перебіг в'язкої рідини може бути ламінарним або турбулентним. Ламінарний рух - течія рідини, при якому відсутня перемішування сусідніх шарів потоку. Воно стаціонарне. Для нього справедливо ур-ня Бернуллі і Пуазейля. Причиною того, що шари рідини не перемішана-ся, явл-ся різниця між швидкостями шарів рідини відповідно до законів Бернуллі. Між шарами виникає різниця тисків, і частки рідини переходять з шарів, де тиск більше, в шари, де тиск менший. Ламінарна протягом енергетично більш вигідно. Турбулентне рух - не стаціонарне, в кожн. точці швидкість змінюється, супроводжується звуковим сигналом. При збільшенні градієнта швидкості і самої швидкості виникають великі поперечні перепади тиску, шари рідини завихрювалося. Число Ренольса: Re = (ρ · ύ ср · d) / ή, де ρ .- щільність рідини, ύср - середня швидкість рідини по трубі, d - діаметр труби, ή - коефіцієнт в'язкості. Якщо число Ренольса <1000, то рух ламінарний, якщо> 1000, але <2000, то перехід від ламінарного до турбулентного, якщо> 2000, то турбулентний рух. Методи виміряно тиску крові: 1) безпосередній - пов'язаний з втратою крові і больовими відчуттями. При цьому у тварин артерію оголюють, надрізають і в розріз вводять вигнуту трубку (канюлю), представляющ. собою трубку Піто. Її з'єднують з манометром, що дозволяє викреслювати криву зміни тиску крові в артерії. 2) манжетні - заснований на прослуховуванні шумів, створюваних пульсовими хвилями. 3) ефект Доплера - під манжетку на поверхню тіла накладають випромінювач і приймач ультразвуку. На артерію направляють ультразвукову хвилю. Коли тиск у манжеті стає менше систолічного, артерія розтискається і стінки її починають рухатися, і при відображенні ультразвукової хвилі від рухомої стінки відбувається зміна частоти ультразвуку (ефект Доплера), який сприймається спец приладом. Тиск у манжеті після ефекту Доплера відповідає диастолическому тиску. 4) електронні вимірювачі тиску.
№ 4. Сила Стокса. Методи вимірювання коефіцієнта в'язкості методом Стокса і капілярного віскозиметра
Метод Стокса: для більш в'язких рідин використовують віскозиметри, засновані на вимірюванні швидкості падіння в рідині маленьких кульок. Закон Стокса: сила опору Fс (сила Стокса), що діє на кульку при русі його з невеликій швидкості в необмеженої в'язкої рідини (при великому видаленні його від стінок судин), пропорційна радіусу кульки, коефіцієнту в'язкості кульки R і швидкості руху кульки Fc = 6πή R ύ. Нехай в рідині падає кулька масою m. На нього діють сила тяжіння mg = ρVg = (4 / 3) πR ³ ρg (ρ-щільність матеріалу кульки), що виштовхує Архімедова сила Fа = ρжVg = (4 / 3) πR ³ ρжg (ρж-щільність рідини), сила Стокса, під дією яких кулька набуває прискорення ma = mg-Fа-Fс. У міру падіння кульки швидкість його зростає, що приводить до зростання сили Стокса. Через певний час кулька досягає такої швидкості, при якій його прискорення робиться рівним нулю і рух кульки стає рівномірним. mg = Fa + Fc, або 4/3πR ³ g (ρ-ρж) = 6πήRύ. Звідси коефіцієнт в'язкості: ή = 2 / 9 · ((ρ-ρж) / ύ) · gR ². Метод капілярного віскозиметра: в основі його закон Гагена-Паузейля. Віскозиметр представляє собою U-образну трубку, одне з колін якої має капіляр, щоб потік рідини в ньому був ламінарним. Певний обсяг досліджуваної рідини вливають в широке коліно приладу, а потім за допомогою груші засмоктують рідина через коліно з капіляром так, щоб рівень рідини піднявся вище позначки А. Потім, прибравши грушу, спостерігають за рухом рідини в цьому коліні. Коли рівень її проходить через позначку А, включають секундомір, а коли рідина проходить через позначку Б, секундомір вимикають. Так дізнаються час t руху фіксованого обсягу рідини V через капіляр. Рух відбувається під дією гідростатичного тиску p1-p2 = ρgh, h-різницю рівнів рідини в двох колінах приладу. Коефіцієнт в'язкості досліджуваної рідини:
Гемодинаміка - Розділ біофізики, що використовує закони гідродинаміки для опису руху крові в серцево-судинної системи. Перетин капілярів в 800 р. більше, ніж перетин аорти. Швидкість в капілярах у 1000р менше, ніж у аортах. Вся життєдіяльність людини проходить через капіляри. Аорта і артерія мають еластичні стінки з колагенів. Виходячи з аорти, кров рухається далі по розгалужуються елементам кровоносної системи і, потрапляючи в капіляри, виконує свою основну ф-ю - постачає киснем кл тканин і забирають від них продукти метаболізму. Частина кінетичної енергії рідини переходить в потенційну енергію пружних деформованих стінок, далі пульсація припиняється, клапан закритий. Але внутрішні стінки женуть кров. Частина потенційної енергії стінок витрачаються на пересування рідини, т.е.переходіт в кінетичну енергію, а частина переходить в потенційну енергію сусідніх деформованих ділянок труби. Деформація стінок поширюється вздовж судини і утворює пульсову хвилю. Швидкість пульсової хвилі - E - модуль Юнга для матеріалу, з якого зроблена труба; D і d-її зовнішній і внутрішній діаметр; p - густина рідини в трубі. Швидкість хвилі не пов'язана зі швидкість крові. Швидкість пульсової хвилі = 10м / с більше швидкості крові. Атеросклероз - потовщення або ущільнення стінок артерій, що веде до втрати еластичності і звуження просвіту, а це в свою чергу до порушення рівномірності потоку крові, погіршення постачання поживних вещ-в кл. т.к.расход крові повинен залишатися постійним, то з зменшенням радіуса судини зростає тиск, що призводить до гіпертонії. У нормальних ум. Протягом крові ламінарний, воно може переходить в турбілярное при порушенні. Наприклад: звуження судин, при не повному відкриття або закриття клапанів серця, поява серцевих шумів, сильних ударів при прослуховуванні. При ламінарному перебігу шумів нат.
№ 6. Серце як механічна система
Серце явл. осн. джерелом енергії забезпечивши. движ-е крові в судину. системі. Воно переводить хім. енергію, укладену в молекулах АТФ, обрз в серцевому м'язі, в мех.работу, тобто являє собою хемоелектромехан. насос. 2 половинки пов'язані кровей. судинами. Скорочення серцевого м'яза створює різницю тиску в артеріальній і венозній системі, завдяки сему виникає дв-е крові. Фаза скорочення серця наз-ся систолой, фаза послаблення - диастолой. Робота за одне скорочення - робота на подолання в'язкості в судинній системі. Е1-Е2 = А, де А - робота серця, Е1 - енергія аорти, Е2 - енергія вени. Об'єм крові, що викидається серцем за хвилину наз-ся хвилинним об'ємом кровотоку, котор. дорівнює систолі обсягом, помноженому на число серцевих скорочень на хвилину. А = V · (ρ1 + (ρ · ύ ²) / 2), ρ - різниця між систолічним і діастолічним тиском, ύ - швидкість вигнання крові з серця, ρ - щільність крові. Швидкість і тиск в аорті більше ніж у вені. У малому колі кровообігу кров зустрічає значно менший опір, ніж у великому колі, отже, швидкість більша, а щільність маленька. Тиск у правому шлуночку одно 1 / 5 тиску в лівому шлуночку. А = Аб.кр. + Ам.кр., А = 6 / 5 · ρ лев.жел. · V + ρ · ύ ² · V, ρ = 1, 05.10 ³ кг / м ³, V = 580 мг, ύср = 0,5 м \ с. ρлев.жел = 3990 Па, А = 2,93 Дж.
№ 7. Коливання. Умови виникнення коливань. Гармонійні коливання та їх характеристики. Швидкість і прискорення
Коливання - руху або процеси, які повторюються в часі. Умови виникнення коливань: 1) наявність стійкого положення системи, тобто виникнення поворотної сили при відхиленні системи зі стану рівноваги. 2) наявність енергії у системи. 3) сили тертя мають бути досить малі. Гармонійні коливання - коливання, при яких коливні величини (швидкість, прискорення) змінюються з часом за законом синуса або косинуса. S = A · cos (ωt + φ). Характеристики: Період коливань Т - мінімальний проміжок часу, через який повторюється коливання. Амплітуда коливань А - максимальне відхилення тіла від положення рівноваги. Частота коливань ύ - число коливань за одиницю часу: ύ = 1 / T (Гц). Циклічна частота ω - число коливань за 2π в секунду: ω = 2πύ = 2π / T (Гц). Початкова фаза коливань - φ.
№ 8. Затухаючі, вимушені коливання. Резонанс. Період математичного і пружинного маятників
Затухаючі коливання - коливання, які затухають з плином часу при зниженні амплітуди через втрати енергії коливальної системи. Завдяки силі тертя хутро енергія перетворюється на теплову енергію. Затухаючі і незгасаючі коливання відбуваються під дією внутрішніх сил, без дії зовнішнього періодичної сили і називаються вільними. Частота вільних коливань зв. Власною частотою коливання системи. Вимушені коливання - коливання тіла, що виникають під дією періодично змінюється сили. Система робить коливання з частотою змушених коливань. Резонанс - явище різкого зростання амплітуди вимушених коливань при збігу частоти зміни зовнішньої сили, що діє на систему, з частотою власних коливань. Він залежить від тертя середовища (чим тертя менше, тим більше резонанс). Математичний маятник - ідеалізована система, що складається з матеріальної точки m, підвішеною на невагомою нерозтяжній нитки, і коливається під дією сили тяжіння. (Кульку на нитці). T = 2 π · корінь з l / g (c) - період, l - довжина маятника. Пружинний маятник - вантаж масою m, підвішений на абсолютно пружної пружині і здійснює гармонічні коливання під дією пружної сили. T = 2 π · корінь з m / k (с) - період, k - коефіцієнт пружності, m - маса вантажу.
№ 9. Хвилі в пружному середовищі. Довжина хвилі. Інтенсивність хвилі. Швидкість хвилі
Хвилі - коливання, що розповсюджуються в просторі з плином часу. Хвильовий процес - процес поширення коливань у суцільному середовищі. Пружні хвилі - механічні збурення, що поширюються в пружному середовищі. При поширенні хвилі частинки середовища не перемещ-ся разом з хвилею, а коливаються біля своїх положень рівноваги. Разом з хвилею передається лише стан коливального руху і його енергія. Тому основною властивістю усіх хвиль незалежно від природи явл-ся перенесення енергії без перенесення речовини. Розрізняють механічні хвилі, електромагнітні хвилі і хвилі на поверхні рідини. У твердих тілах, всередині рідини і газу хвилі виникають завдяки силам пружності, а на поверхні рідини - завдяки силі тяжіння і силі поверхневого натягу. Пружні хвилі бувають поперечні, якщо коливання відбуваються в напрямку, перпендикулярному розповсюдженню хвилі. Вони виникають у твердих тілах і на поверхні рідини завдяки деформації зсуву та поздовжні якщо коливання відбуваються у напрямку поширення хвилі. Вони виникають у твердих тілах, всередині рідини і газах завдяки деформації розтягування і стиснення. Довжина хвилі λ (м) - відстань між найближчими точками, що коливаються в одній фазі. За один період хвиля проходить відстань, дорівнює одній довжині хвилі. За 1 період хвиля проходить відстань, дорівнює одній довжині хвилі. Інтенсивність хвилі - енергія, яка переноситься через одиничну площу за одиницю часу: I = W / St (Дж / м ² с). Швидкість хвилі: ύ = λ / T = 1 / T = ρ / t (м / с).
Звук - суб'єктивне відчуття, яке виникає в результаті впливу на слуховий апарат людини і тварини звукових хвиль - коливальних рухів, що поширюються в пружному середовищі. Звук хар-ся висотою, гучністю і тембром. Тон - звукові коливання, що відбуваються з певною частотою і не змінюються з плином часу. Обертон - коливання з n-кратної частотою основного тону. Висота звуку определ-ся частотою основного тону (чим більша частота, тим вище звук). Гучність звуку опр-ся амплітудою коливань, тобто інтенсивністю звуку (чим більше інтенсивність, тим звук голосніше). Тембр - набір спектрів частот; опр-ся обертонами; це якість звуку, його забарвлення, яка незалежно від основних частот і інтенсивності (висоти і гучності) дозволяє розрізняти джерела звуку один від одного. Звуковий тиск - додатковий (надлишковий) тиск над середнім тиском навколишнього середовища (н-р атмосферним), що утворюється в акустичному середовищі. P = Aωρc, де А-амплітудне коливання хвилі, ω - циклічна частота, ρ - щільність середовища, з-швидкість поширення звукової хвилі в речовині. Віддзеркалення звуку. При падінні звукової хвилі на межу розділу двох середовищ частина її відображається, а частина заломлюється і переходить в інше середовище. Коефіцієнт відбиття r - відношення інтенсивного відображення хвилі до інтенсивної падаючої. r = Iотр. / Iпад. Формула Реллея: r = (ρ2c2-ρ1c1 / ρ2c2 + ρ1c1) ², де с1 і с2-швидкості поширення звукової хвилі 1-й і 2-й середовища, ρ1 і ρ2-щільності 1-й і 2-й середовища . Поглинання звуку, де I0-інтенсивність звуку до поглинання, I-інтенсивність звуку після поглинання, х-товщина поглинача, δ-коефіцієнт поглинання, який залежить від речовини поглинача і частоти падаючого звуку, е = 2,7, знак «-» показує на те, що інтенсивність убуває.
№ 11. Рівень інтенсивності звуку. Гучність. Закон Вебера - Фехнера
Органи слуху в чол. і живий. сприймають аккустіч. коливання в опред. діапазоні частот і опред. діапазоні інтенсивності. Вухо чол. може сприймати при частоті 1 кГц з інтенсивністю не менше 10 на -12 ступеня Вт / м ^ 2 /. Ця чутливість відповідає нижньому порогу чутності. Максимальна інтенсивність хвилі, сприймається суб'єктивно як звук = 10Вт / м ^ 2 і зв. больовим порогом. Рівень інтенсивності звуку L = (Б) 1дБ = 10 Б. Рівень гучності визначає сприйняття звуку, ур-нь гучності визначається Законом Вебера - Фехнера:
К - коефіцієнт пропорційності, залежить від частоти і нижнього порогу чутності. Фіз. величина інтенсивності звуку созд в чол суб'єктивне відчуття гучності, яке опред. чувствит. вуха до впливу звукової хвилі. Чувствит вуха залежить: від фізичної особливості чол; від частоти; від інтенсивності.
№ 12. Шум. Інфразвук та їх вплив на живі організми
Шум-звук, спектральна хар-ка якого явл-ся суцільний (тріск, шипіння), безладно змінюється в часі частоти і амплітуди. Шум викликає роздратування нервової системи людини і тварини, порушує нормальні фізіологічні функції їх організмів, несприятливо впливає на людину і тварини. Для нормальної життєдіяльності шум не повинен перевищувати 30 дБ (децибел). Абсолютна відсутність шуму також призводить до порушення нервової системи, порушення слухового апарату, циркуляції крові, порушення роботи органів внутрішньої секреції, серцево-судинної системи. При 70-80 дБ у свиноматок прекращ-ся лактація, а у курей-несучок - зниження виноски яєць. Інфразвук - механічні коливання і хвилі, частоти яких нижче 20 - Гц. Він діє на вестибулярний апарат людини і тварини, викликає коливання деяких органів (печінка, нирки) і резонанс призводить до відчуття болю, утруднення дихання і т.д. Коливання серця можуть призвести до розриву серцевих судин (інфаркт).
№ 13. Ультразвук, його біологічну дію і застосування в медицині та ветеринарії
Ультразвук - пружні коливання і хвилі, частоти яких вище 20 - кГц. Його застосовують у медицині і ветеринарії: 1) діагностика (УЗД-ультразвукове дослідження). 2) терапія: при лікуванні суглобів, сухожильно-зв'язкового апарату, м'язових отрофей і т.д. Основний метод лікування - фонофорез - метод введення деяких лікарських речовин в організм через шкіру за допомогою ультразвуку. 3) хірургія: для видалення пухлини в мозковій тканині; для розсічення і зварювання м'яких тканин; для проведення операцій в дихальних органах, у стравоході без розтину грудної клітини; в кровоносних судинах - для руйнування холлестірінових потовщень; для зварювання кісток і свердління в них отворів.
№ 1 Основні положення молекулярно-кінетичної теорії. Тиск газу. Основне ур-ня МКТ. Температура
В основі МКТ лежать 3 положення, кожне з яких доведено на досвіді. 1) всі вещ-ва складаються з молекул, а молекули з атомов.2) молекули нах-ся в стані безперервного хаотичного дв-я. 3) молекули взаємодіють між собою. Доказом цих положень служить закон постійних відносин, Броунівський дв-е, дифузія, наявність міжмолекулярних сил і агрегатний сост-е вещ-в. У МКТ ідеальним газом наз-ся газ, який складається з молекул, взаємодія між якими мало і його можна не враховувати. Реальні гази поводяться подібно ідеальному при великих розріджених, т.е.когда відстань між молекулами набагато більше розмірів самих молекул. У найпростіших моделях газу молекули розглядаються як матеріальна точка. Рух окремих молекул підкоряється закону Ньютона, але в цілому розряджений газ законами класичної механіки не підпорядковується. Газ, укладений у посудину, чинить тиск на стінки посудини, за рахунок ударів молекул об стінки. Тиск газу пропорційно концентрації молекул n і середовищ. кінетичної енергії Wк поступального руху молекул. Основний ур-ня МКТ - Клаузіуса: р = 2 / 3 · n · Wк. Температура - величина, що характеризує напрямок теплообміну. Для вимірювання її використовують шкалу Цельсія і шкалу Кельвіна. Шкала Кельвіна відрізняється від шкали Цельсія фізичною суттю і початком відліку, тобто додається 273 º до температури Цельсія.
№ 2 Газові закони. Ур-ня стану ідеального газу, Клапейрона - Менделєєва
Газові закони: 1) Закон Бойля-Маріотта: для даної маси газу при постійній температурі твір газу на його об'єм є величина постійна: pV = const при T = const і m = const (процес ізотермальний). 2) Закон Гей-Люссака: а) обсяг даної маси газу при постійному тиску змінюється лінійно з температурою: V = V0 (1 + αt) при p = const і m = const (процес ізобарний), б) тиск даної маси газу при постійному обсязі змінюється лінійно з температурою: p = p0 (1 + αt) при V = const і m = const (процес ізохорний). 3) Закон Авогадро: молі будь-яких газів при однакових температурі і тиску займають однакові об'єми: Nа = 6,02 · 10 ² ³ моль-¹ - постійна Авогадро. При нормальних умовах V = 22,4 · 10 - ³ м ³ / моль. 4) Закон Дальтона: тиск суміші ідеальних газів дорівнює сумі порціальних тисків входять до неї газів: p = p1 + p2 +...+ pn. Ідеальний газ - газ, при якому виконуються вимоги: 1) власний об'єм молекул газу пренебрежимо малий у порівнянні з об'ємом посудини, 2) між молекулами газу відсутні сили взаємодії, 3) зіткнення молекул газу між собою і зі стінками посудини абсолютно пружні. Стан ідеального газу визначається параметрами: тиск, об'єм, температура. Ур-ня стану ідеального газу: р = 2 / 3 · n · Wк, Wк = 3 / 2 · KT (ур-ня Больцмана), К = 1,38 · 10 - ² ³ - постійна Больцмана. Ур-ня Клапейрона - Менделєєва: PV = m / M · RT, де P-тиск, V-об'єм, m-маса, M, молярна маса, R-газова постійна, T-температура.
№ 3 Явище перенесення. Дифузія. Теплопровідність. В'язкість
Явище перенесення - особливі незворотні процеси в нерівноважних системах, в результаті яких відбувається перенесення енергії (теплопровідність), маси (дифузія), імпульсу (в'язкість). Дифузія - мимовільне проникнення і перемішування частинок двох дотичних газів, рідин, твердих тіл. Дифузія зводиться до обміну мас частинок цих тіл, виникає і триває поки існує градієнт щільності. Явище дифузії для хімічно однорідного газу підкоряється закону Фіка: jm =-D · (dρ / dx), де jm-щільність потоку маси, D-коефіцієнт дифузії, dρ / dx - градієнт щільності, «-» означає, що перенесення маси відбувається в напрямку убування щільності. Теплопровідність - процес поширення теплоти від більш нагрітих частин системи до менш нагрітих, не супроводжується перенесенням маси речовини або випромінюванням енергії у вигляді електромагнітних хвиль. Передача теплоти шляхом теплопровідності описують законом Фур'є: к-ть теплоти ΔQ, переноситься через поверхню S, перпендикулярно до напрямку осі OX, вздовж якого убуває температура, пропорційно площі цієї поверхні, часу перенесення Δt і градієнту температури ΔT / Δx: ΔQ = - ЛS · ( ΔT / Δx) · Δt. «-» Означає, що при теплопровідності енергія переноситься в напрямку зменшення температури. В'язкість - механізм виникнення внутрішнього тертя між паралельними шарами газу, рідини, що рухаються з різними швидкостями, полягає в тому, що через хаотичного теплового руху відбувається обмін молекулами між шарами, в результаті чого імпульс шару, що рухається швидше зменшується, що рухається повільніше - збільшується, що приводить до гальмування шару, що рухається швидше, і прискоренню шару, що рухається повільніше. jp =-ή · (dύ / dx), де jp-щільність потоку імпульсу, dύ / dx - градієнт швидкості, ή - динамічна в'язкість. «-» Означає, що імпульс переноситься у напрямку убування швидкості.
№ 4 Вологість повітря. Абсолютна і відносна вологість. Методи вимірювання вологості
Вологість повітря - вміст водяної пари в повітрі. Абсолютна вологість - кількість водяної пари в одиниці повітря: а = mH2O / V (кг / м ³), PV = (m / M) · RT: V, p = Q · (RT / M) = (m / V) · RT / M. Абсолютна вологість - порціальное тиск водяної пари при даній температурі. Відносна вологість - відношення абсолютної вологості, що міститься в повітрі при даній температурі, до того кол-ву пара, яка необхідна для насичення цього повітря. B = a/a0 · 100%. Відносну вологість визначають за допомогою гігрометра і психометра.
№ 5 Термодинаміка. Рівноважний стан. Зворотні і незворотні процеси. Внутрішня енергія термодинамічної системи
Термодинаміка - розділ фізики, в якому вивчаються закономірності теплової форми руху матерії та пов'язаних з нею фізичних явищ. Термодинамічна система - сукупність макроскопічних тіл, які можуть обмінюватися між собою і зовнішнім середовищем речовиною та енергією. Якщо такий обмін існує тільки між тілами, що утворюють систему, то система наз-ся ізольованою. При наявності обміну з зовнішнім середовищем говорять про відкриту систему. Рівноважний стан (термодинамічна рівновага) - стан системи, в яке вона мимоволі приходить через великий проміжок часу за умови, що ця система ізольована від навколишнього середовища. Релаксація - процес встановлення термодинамічної рівноваги. Термодинамічний процес - перехід системи з одного рівноважного стану в інший в результаті її взаємодії із зовнішніми тілами. Оборотний процес - процес, який може протікати в прямому і зворотному напрямках, причому так, що система повертається в початковий стан без того, щоб у навколишніх тілах відбувалися якісь які зміни, а повернення проходить через ту ж послідовність проміжних станів, що в прямому процесі, але в зворотному порядку. Незворотний процес - процес, при якому енергія, хоча б частково, перетворюється в теплоту, тому що частина енергії, що перейшла в теплоту при прямому процесі, не може повернутися в систему мимоволі при зворотному процесі. Внутрішня енергія (U) - сумарна кінетична і потенційна енергія взаємодії всіх частинок системи. В ідеальних газах зміна внутрішньої енергії пов'язано зі зміною температури, яка визначається зміною середньої кінетичної енергії хаотичного руху частинок системи.
№ 6 Кількість теплоти. Теплоємність (ур-ня Майера)
Кількість теплоти - частина внутрішньої енергії, переданої системою (або системі) в процесі теплообміну: Q = ΔU + A. Кількість теплоти вважають позитивним, якщо теплота передається від зовнішніх тіл до системи. Наведене кол-во теплоти - відношення кол-ва теплоти, отриманої або відданого системою, до температури, при якій відбувається теплообмін (Q / T). Питома теплоємність - кол -під теплоти, необхідне для нагрівання одиниці маси речовини на 1 К (1 º С): С = Q / (m · ΔT) (Дж / кг · К). Вона залежить від роду вещ-ва і від умов процесу. Питома теплоємність - у теплоти, необхідне для нагрівання одного моля на один кулон: См = Q / (ύ · ΔT) = Q / ((m / M) · ΔT) (Дж / М · К), См = С · М. Ур-ня Майера: Cp = Cv + R, де Cp-молярна теплоємність газу при постійному тиску, Cv-теплоємність газу при постійному обсязі, R-молярна газова стала.
№ 7 Робота при зміні обсягу. Перший початок термодинаміки. Застосування до ізохоричному та ізобарний процесу
Повна робота, чинена газом при зміні його об'єму, знаходиться за формулою: А = інтеграл по V1 до V2 від p · dV. Вона справедлива для всіх змін об'єму твердих, рідких і газоподібних тіл. Перший початок термодинаміки (закон збереження енергії): к-ть теплоти, передане системі, йде на зміну внутрішньої енергії і на роботу проти зовнішніх сил. Q = ΔU + A, де ΔU-кінетична енергія молекул, А-робота, Q-теплоти, передане системі. Ізохоричний процес: V = const, А = 0, Q = ΔU = Cvm · (m / M) · ΔT.
Ізобаричний процес: p = const, Q = Cpm · (m / M) · ΔT, ΔU = Cvm · (m / M) · ΔT, А = p · ΔV, Q = ΔU + A.
№ 8 Застосування першого початку термодинаміки до ізотермічного і адіабатно процесу. Закон Пуассона
Ізотермічний процес: T = const, ΔU = 0, A = Q = m / M · RT · ln (V2/V1) = m / M · RT · ln (p1/p2).
Адіабатний процес - процес, при якому відсутня теплообмін між системою і навколишнім середовищем: Q = const, A = - ΔU = Cvm · (m / M) · ΔT.
Ур-ня Пуассона: pV = const, γ-коефіцієнт Пуассона, γ = Cp / Cv = (i +2) / i.
№ 9 Теплопродукция організмів. Питома теплопродукція
Живий організм виділяє теплоту в навколишнє середовище за рахунок енергії, отриманої від продуктів харчування або від фотосинтезу, а також виконує різні види роботи: 1) хімічна робота - синтез високомолекулярних вещ-в (білки) з низькомолекулярних (жири, вуглеводи). 2) механічна робота - виконується м'язами при їх скорочення і витрачається на переміщення всього тіла або його окремих органів проти зовнішніх механічних сил. 3) електрична робота - генерування біопотенціалів, при порушенні в нервових клітинах. 4) осмотична робота - транспорт вещ-в через клітинну мембрану проти напрямку градієнта концентрації цих вещ-в. 5) робота по оптичному висвічування - світіння організмів, деякі з яких можуть світитися досить значно (світляки). Енергія, що утворюється при окислюванні продуктів харчування, виділяється у вигляді тепла і ділиться на первинну (виділяється відразу після окислення) і вторинну (в результаті м'язової діяльності).
№ 10 Терморегуляція у живому організмі. Особливості живого організму як термодинамічної системи. Тепловий баланс організму. Перший початок термодинаміки для живого організму
Існує 4 механізму, що визначають теплове рівновагу в організмі. Це явища теплопровідності, конвекції, теплового випромінювання та випаровування. Теплопровідність - процес поширення теплоти від більш нагрітих частин системи до менш нагрітих, не супроводжується перенесенням маси речовини або випромінюванням енергії у вигляді електромагнітних хвиль. Передача теплоти шляхом теплопровідності описують законом Фур'є: к-ть теплоти ΔQ, переноситься через поверхню S, перпендикулярно до напрямку осі OX, вздовж якого убуває температура, пропорційно площі цієї поверхні, часу перенесення Δt і градієнту температури ΔT / Δx: ΔQ = - ЛS · ( ΔT / Δx) · Δt. «-» Означає, що при теплопровідності енергія переноситься в напрямку зменшення температури. Інтенсивність теплового потоку кол-ва теплоти, що переноситься в одиницю часу через одиницю площі поверхні, перпендикулярна до цієї поверхні. Jt =-Л · (ΔT / Δx), ΔT/Δx- градієнт температури, Л-коефіцієнт теплопровідності. Конвекція - передача теплоти в рідких і газоподібних тілах шляхом перемішування нагрітих і холодних шарів, пов'язана з перемішуванням маси вещ-ва. Вона відбувається лише в напрямку зменшення температури. Інтенсивність теплового потоку, що передається від нагрітої поверхні до навколишнього середовища, при сталому процесі пропорційна різниці між температурою поверхні і середньою температурою середовища: Jk = α · (Tn - Tc), α-коефіцієнт теплопередачі. Теплове випромінювання - атоми і молекули будь-якого тіла випромінюють електромагнітні хвилі, що забирають з собою частину внутрішньої енергії тіла. Інтенсивність випромінювання підвищується при збільшенні внутрішньої енергії і температури тіла. Jіз = έσ (Тк ² ² - Тв ² ²), де Тк-температура шкіри, Тв-температура повітря, έ-поправочний коефіцієнт, σ-постійна Стефона = 5,6 · 10 -²²²². Випаровування - кількість теплоти, що виділяється організмом. Втрати тепла, пов'язані з випаровуванням, залежать: від активності фізіологічних процесів, від температури, від її вологості. Особливості живого організму як термодинамічної системи: підтримка постійної температури тіла у вищих тварин пов'язано з наявністю у них центру терморегуляції. Температурними датчиками системи терморегуляції служать рецептори, що знаходяться в шкірі і слизових оболонках. В рецепторах виникає роздратування, викликаного підвищенням або пониженням температури, який сигналізує в ЦНС про направлення і інтенсивності теплового потоку. Шкіра бере основну участь у теплообміні. Під дією тепла посилюється потовиділення, що сприяє підвищенню тепловіддачі, а також виведенню з організму шкідливих продуктів метаболізму. Тепловий баланс організму: тому зовнішні умови, а також фізіологічні процеси можуть змінюватися в певних межах, то для підтримки стаціонарного температурного стану живі організми в ході еволюції виробили певні механізми, які можуть трохи знижувати або підвищувати температуру, збільшуючи або зменшуючи теплообмін із зовнішнім середовищем. Так, при охолодженні тварини в його клітинах збільшується швидкість гідролізу АТФ і в м'язи надходить додаткова енергія. У тварин наїжачував волосся, між волоссям збільшується повітряний прошарок, що призводить до зменшення обміну теплотою між твариною і середовищем. При підвищенні температури середовища в організмі виникають процеси, що приводять у дію термопоніжающіе центри, в результаті чого відбувається розширення кровоносних судин, збільшення потовиділення, частішання подиху.
№ 11 Ентропія. Властивості ентропії. Другий закон термодинаміки та його застосування в біології
Для характеристики стану термодинамічної системи Клаузіус ввів поняття ентропії міри безладдя стану системи. Ентропія - міра необоротного розсіювання енергії і являє собою ф-ту стану термодинамічної системи. dS = dQ / T, (S) = Дж / к. Властивості ентропій: 1) ентропія - величина адитивна, тобто ентропія системи дорівнює сумі ентропій окремих елементов.2) якщо в ізольованій системі відбувається оборотні процеси, то її ентропія залишається неізменной.3) якщо в ізольованій системі відбувається незворотні процеси, то її ентропія возрастает.4) ентропія ізольованої системи не може зменшуватися. Друге початок термодинаміки говорить про те, що в ізольованій системі процеси протікають у напрямку зростання системи. Живий організм не може бути ізольований від навколишнього середовища, тому що він поглинає кисень, воду і поживні вещ-ва. Якщо ізолювати організм, тобто позбавити його їжі і кисню, то це смерть. Існування біологічних ізольованих систем неможливо. Вони можуть бути лише відкритими, тобто системами, в яких обмінюються з навколишнім середовищем енергією і вещ-вом. Організми, в процесі свого розвитку, безперервно, за рахунок обміну вещ-в, створює з менш впорядкованих систем більш впорядковані - ентропія зменшується - це не суперечить другому початку термодинаміки, тому що він сформульований для ізольованої системи. Повна зміна ентропії: ΔS = ΔSi + ΔSe, ΔSi-зміна ентропії, пов'язане з необоротними процесами в організмі, ΔSe-зміна ентропії внаслідок взаємодії з навколишнім середовищем. ΔSi> 0, тому пов'язано з виділенням тепла організмом. ΔSe> 0, то високомолекулярна з'єднання руйнується, смерть. ΔSi =-ΔSe.
№ 12 Застосування другого початку термодинаміки до теплових двигунів. ККД теплового двигуна.
Тепловий двигун являє собою систему, що працює за рахунок зовнішніх джерел тепла, яка періодично повторює той чи інший термодинамічний цикл і перетворить теплоту в механічну роботу. Тепловий двигун складається з нагрівача, який повідомляє йому кількість теплоти Q1, робочого тіла і охолоджувача, в який відводиться кількість теплоти Q2. Робота, що здійснюється двигуном, дорівнює А = Q1 + Q2. З другого початку термодинаміки випливає, що неможливий процес, єдиним результатом якого було б перетворення всієї теплоти, отриманої нагрівачем, в еквівалентну їй роботу. Тому не може існувати теплового двигуна, в якому частина тепла не відводилася б в охолоджувач. Коефіцієнтом корисної дії теплового двигуна називають величину ή = (Q 1 - Q 2) / Q 1. Оскільки Q2 не може дорівнювати нулю, то ККД теплового двигуна завжди менше одиниці. Це твердження може служити однією з формулювань другого початку термодинаміки. Живі організми - це своєрідні тепло ші двигуни, які отримують теплоту в результаті відбуваються в них екзотермічних реакцій, в яких беруть участь біологічні макромолекули. Як і будь-якої теплової двигун, живий організм виділяє теплоту і здійснює роботу. Особливе значення в термодинаміці має тепловий двигун, що працює за циклом Карно, який складається з послідовно чергуються двох ізотермічних і двох адіабатичних процесів. Робоче тіло (ідеальний газ) здійснює роботу за рахунок теплоти, що підводиться до нього в ізотермічному процесі; при зворотному ізотермічному процесі частину теплоти йде від робочого тіла. ККД такого двигуна: ήм = (T 1 - T 2) / T 1, де Т1 і Т2 - температури нагрівача і охолоджувача. ККД циклу Карно є максимальні значенням для ККД будь-якого реального двигуна, що працює в тих же умовах.
1. Магнітне взаємодія струмів. Магнітне поле. Сили Ампера і Лоренца
Магнітне поле - форма сущ-ня матерії. Породжується що рухаються зарядами, струмами, виявляється під дією на інші движ-ся заряди, струми. Сущ-ет реально, не залежить від нас матеріально. Магнітне взаємодія-взаємодія між провідниками зі струмами, тобто взаємодія між рухомими-ся зарядами. Магнітне поле хар-ся індукцією магнітного поля B (Тл), напруженістю H (А / м). B = М · М0 · Н. Магнітне поле-вихровий, тому що силові лінії замкнуті, охоплюють провідник із струмом, розташовані в площині перпендикулярно провідника з струмом. Напрямок силових ліній опр-ся за правилом правого гвинта: якщо поступальний движ-е правого гвинта направити по напрямку струму, то напрямок обертання ручки гвинта покаже напрям силових ліній магнітного поля. Вектор В і Н розташовані по дотичній лінії в будь-якій точці силової лінії. Напрямок В і Н опр-ся за правилом правого гвинта. Сила Ампера - F = B · I · l · sinα, α = (B ^ l). Напрям сили Ампера опр-ся за правилом лівої руки: якщо лев руку розташувати так, щоб силові лінії входили в долоню, 4 пальці показували напрям струму, тоді відігнутий на 90 º великий палець покаже напрям сили Ампера. Сила Лоренца-сила, з якою магнітне поле діє на движ-ся заряд, що влетів в магнітне поле (позитивного заряду). Якщо заряд негативний, то сила Лоренца спрямована в протилежний бік. Напрям сили Лоренца опр-ся правилом лівої руки. F = B · q · ύ
2. Закон Біо-Савара-Лапласа. Індукція і напруженість прямого струму, кругового струму соленоїда
Закон Біо-Савара-Лапласа: dH = (Idlsinα) / (4πr ²) (А / м). dB = (MM0Idlsinα) / (4πr ²) (Тл).
Магнітне поле прямого струму поточному провідникові нескінченної довжини: H = I / 4πr. B = MM0I / 2πr
Магнітне поле в центрі кругового провідника із струмом: H = I/2R. B = MM0I/2R.
Магнітне поле соленоїда нескінченної довжини: H = IN / l. B = MM0 (IN / l) = MM0In, де n-число витків на одиницю довжини, N-загальна кількість витків у котушці, l-довжина котушки.
3. Рамка зі струмом у магнітному полі
Fa = B · I · l · sinα. На бік b сила Ампера не діє, тому що кут α = 0, а на бік а діє, яка дорівнює Fa = B · I · а. На рамку починає діяти механічний момент, який дорівнює Ммех => Fb = Biab = BIl. Pмагн = IS. Ммех = BPмагн => B = Ммех / Pмагн. Магніт прагне повернути контур так, щоб його магнітний момент встановився в напрямі поля B. Якщо в дану точку нього поміщати рамки з різними магнітними моментами, то на них будуть діяти різні механічні моменти.
4. Магнітне поле в речовині
H-магнітна проникність (сприйнятливість вещ-ва), які залежать від вещ-ва і його стану: B = HBвнешн + BВ-ва = Bвнешн (1 + H), (1 + Н) = М. У залежності від М і Н всі вещ-ва справ-ся: 1) Парамагнетики (калій, кальцій, натрій): Н і М> 1 - вещ-во намагнічується по зовнішньому полю. 2) Діамагнетик (мідь, вуглець, вода): Н і М <1 - намагнічуються, проти зовнішнього поля і послаблюють його. 3) Феромагнетики: Н і М>> 1, є домени - області мимовільного намагнічування. Індукція залежить від магнітних властивостей вещ-ва, а напруженість не залежить. М = 3: B = MM0H = 3M0H = 3β0
5. Магнітний потік. Явище електромагнітної індукції. ЕРС індукції. Правило Ленца
Магнітний потік - потік вектора магнітної індукції. Явище електромагнітної індукції - явище виникнення електрич струму в замкнутій котушці (контурі) при зміні магнітного потоку. Виникає в контурі струм зв-ся індукційним. Ei = - Δp / Δt = - dp / dt. «-» Означає, що індукційний струм виникає такого напрямку, що його магнітне поле спрямоване проти зміни зовнішнього магнітного поля. Індукційний струм направлений завжди проти причини, що його викликає. (Правило Ленца). ЕРС індукції - виникнення індукційного струму в ланцюзі. Вона пропорційна швидкості зміни магнітного потоку, який пронизує цей контур (закон Фарадея).
6. Явище самоіндукції. ЕРС самоіндукції
Явище самоіндукції - виникнення ЕРС індукції в проводяться контурі при зміні в ньому сили струму. Виникає струм зв-ся струмом самоіндукції. Він завис від швидкості зміни зовнішнього струму Ei = - L (ΔS / Δt). «-» Показує, що струм самоіндукції направлений проти зміни основного струму. L - індуктивність контуру, залежить від форми, розмірів магніту і властивостей вещ-ва. L = ММ0 (N ² S / l). ЕРС самоіндукції: за Фарадею: Ei = - dФ / dt. За Ленцу: Ei = - L (dI / dt). «-» Показує, що наявність індуктивності в контурі призводить до уповільнення зміни струму в ньому.
7. Коливальний контур. Електромагнітні хвилі. Шкала електромагнітних хвиль. Формула Томсона
Коливальний контур - коло, що складається з включених послідовно котушки індуктивністю L, конденсатора ємністю С і резистора опором R. Формула Томсона: T = 2π · корінь (lC) (c)., L-індуктивність контуру, С-ємність конденсатора. Електромагнітні хвилі - змінне електромагнітне поле, що поширюється в просторі з кінцевою швидкістю.
8. Біологічна дія змінного електромагнітного поля
9. Використання високочастотних електромагнітних коливань з лікувальною метою
Ефективність і методики терапевтичного та хірургічного використання високочастотних струмів і електромагнітних полів опр-ся їх частотними хар-ками та інтенсивностями. Дарсонвалізація - метод лікування імпульсними струмами з частотою від 200 до 500 кГц при напрузі до 20 кВ. Струми в тканинах не перевищують 15-20 мА. Вона стимулює загоєнню ран та виразок, надає болезаспокійливий ефект. Її застосовують як зміцнювальний засіб при діатезах, після чуми у собак, при екзематозних ураженнях шкіри. Діатермія - прогрівання глубоколежащих тканин ендогенним теплом, створюваний струмами від 1 до 3 А, при напрузі 200-250 В і при частоті від 1 до 1,5 мГц . Вона дозволяє підвищити локальну температуру тканин на 2-5 градусів, причому трохи підвищ-ся і температура всього тіла. Фізіологічний ефект її заключ-ся під внутрішньотканинного підвищенні температури, яка може зберігатися протягом декількох годин. У ветеринарії її застосовують при хворобах органів дихання, артритів. Індуктотермія - індуктірованіе високочастотним електромагнітним полем вихрових струмів в тілі тварини. Вона дає більш глибоке і рівномірне прогрівання, тому що проводиться на більш високих частотах 10-15 мГц. УВЧ терапія - використовують електричні поле з частотою 30-300 мГц. Застосовують при гострих запаленнях в суглобах, при гайморитах, фурункульозі. Мікрохвильова терапія - використовуються надвисокочастотні електромагнітні коливання. Застосовують при захворюваннях периферичної нервової системи, гінекологічних захворюваннях. Електрохірургія - хірургічний діатермія - розсічення тканин в результаті впливу високочастотного струму.
10. Фотометрія. Основні фотометричні величини. Закони відбивання і заломлення світла. Лінзи
Фотометрія - розділ оптики, що вивчає питання вимірювання інтенсивності світла і його джерел. Основні фотометричні величини: 1) енергетичні - хар-ють енергетичні параметри оптичного випромінювання безвідносно до його дії на приймачі випромінювання: а) потік випромінювання Фe - величина, що дорівнює відношенню енергії W випромінювання до часу t, за яке випромінювання сталося Фe = W / t (Вт), б) енергетична світність Re - величина, що дорівнює відношенню потоку випромінювання, що випускається поверхнею, до площі перетину, крізь яку цей потік проходить Re = Фe / S (Вт / м ²), в) енергетична сила світла Ie - величина, що дорівнює відношенню потоку випромінювання джерела до тілесного кута, в межах якого це випромінювання поширюється Ie = Фe / ω (Вт / стеродіан), г) енергетична яскравість Be - величина, що дорівнює відношенню енергетичної сили світла елемента випромінюючої поверхні до площі проекції цього елемента на площину, перпендикулярно напрямку спостереження Be = ΔIe / ΔS (Вт / ср · м ²), д) освітленість Ee - величина потоку випромінювання, що падає на одиницю освітлюваної поверхні Ee = Фe / S (Вт / м ²). 2) світлові - хар-ють фізіологічні дії світла і оцінюються за дією на-віч або інші приймачі випромінювання: а) світловий потік Ф - потужність оптичного випромінювання по викликається їм світловому відчуттю Ф = W / t (Лм-люмен), W - к- у світловий енергії, б) сила світла - силовий потік - величина, що дорівнює відношенню світлового потоку, створюваного точковим джерелом світла в темному кутку, до величини цього кута I = Ф / Л (Кд - кандела), в) освітленість - величина, що дорівнює відношенню світлового потоку, що падає на дану поверхню, до площі цієї поверхні E = Ф / S (Люкс), г) яскравість - величина, що дорівнює відношенню сили світла, випромінюваної джерелом, до площі видимої поверхні даного джерела B = I / S (Кд / м ² ), д) світність - відношення світлового потоку, що випромінюється поверхні джерела до величини цієї світної поверхні γ = Ф / p (Лм / Вт). Закон відображення: промінь, що падає, відбитий і перпендикуляр, відновлений в точку падіння променів, лежать в одній площині , кут падіння дорівнює куту відбиття. Закон заломлення: промінь падаючий, переломлений і перпендикуляр, опущений у точку падіння променів, лежить в одній площині. Відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення одно відносним показником заломлення n21. Лінза - прозоре тіло, обмежене двома поверхнями. Види: двоввігнуті, двоопуклі, плосковогнутие, плосковипуклих, опукло-увігнуті, угнутоопуклі. За оптичним св-вам лінзи бувають збирають і розсіюють. Склад: вісь, що проходить через центр лінзи, наз-ся головною оптичною віссю. Промені, що проходять через центр лінзи не переломлюються. Фокус - точка на головній оптичній осі, яка збирає промені, що падають на лінзи. Відстань від центру лінзи до фокуса - фокусна відстань.
11. Теплові випромінювання. Абсолютно чорне тіло. Закони Кірхгофа, Вина і Стефана-Больцмана. Гіпотеза Планка. Світлові кванти
Теплові випромінювання - світіння тіл, обумовлене нагріванням. Тіло, яке нагріте до досить високих температур, світяться, тобто випромінюють енергію. випромінювальна здатність - енергія, випромінювана за одиницю часу з одиничної площі випромінювача, тобто потік енергії електромагнітних хвиль. R = W / St. Поглинювальна здатність - частина падаючої на тіло енергії, яка залишається в тілі і перетворюється у внутрішню A = Wпогл / Wпадающ. Абсолютно чорне тіло - тіло, здатне поглинати повністю при будь-якій температурі всі падаючі на нього випромінювання будь-якої частоти. Закон Кірхгофа: ставлення спектральної щільності енергетичної світності до спектральної поглощательной здібності не залежить від природи тіла. Закон Вина (з-н зсуву): довжина хвилі, відповідна максимуму значення спектральної щільності енергетичної світності чорного тіла, обернено пропорційна його термодинамічної температурі: λmax = b / T , b - постійна Вина = 2,9 · 10 - ³ м · К. Закон Стефана-Больцмана: енергетична світність чорного тіла пропорційна 4-го ступеня його термодинамічної температури: R = σ · T ² ², σ-постійна Стефана-Больцмана = 5, 67.10 -²²²². Гіпотеза Планка: енергія випромінюється і поглинається окремими порціями, квантами E = h (C / λ), де E-енергія кванта, h-6,62 · 10 -³²².
12. Поглинання світла. Закони Бугера і Бера
Поглинання світла: інтенсивність світлової хвилі - відношення енергії, яку переносять світлом через площу, перпендикулярну світлового променя, до часу перенесення і площі поверхні I = W / St (Вт / м ²). Закон Бугера: показник поглинання є величина, зворотна товщині такого шару вещ- ва, який послаблює інтенсивність світла в e раз, де I0 - інтенсивність світлової хвилі до поглинання, I - інтенсивність після поглинання, d - товщина поглинача, k - коефіцієнт поглинача (залежить від матеріалу поглинача), e - основний натуральний логарифм, «-» показує, що інтенсивність убуває при проходженні через поглинач. Закон Бугера - Бера: Де χ - коефіцієнт поглинання розчину, С-концентрація розчину,
13. Фотоефект. Закони фотоефекту. Рівняння Ейнштейна для фотоефекту. Червона межа фотоефекту
Фотоефект - явище виривання електронів з металу під дію світла. Види: зовнішній - випускання електронів вещ-вом під дією електромагнітного випромінювання, внутрішній - викликані електромагнітним випромінюванням переходи електронів всередині напівпровідника або діелектрика з пов'язаних станів у вільні без вильоту назовні, вентильний - виникнення ЕРС при висвітленні контакту двох різних провідників чи провідника і металу. Закони фотоефекту: 1) з-н Столєтова: при фіксованій частоті падаючого світла кількість фотоелектронів, що вириваються з катода в одиницю часу, пропорційно інтенсивності світла, 2) максимальна початкова швидкість фотоелектронів не залежить від інтенсивності падаючого світла, а опр-ся тільки його частотою, а саме лінійно зростає із збільшенням частоти, 3) для кожного вещ-ва сущ-і червона межа фотоефекту, тобто мінімальна частота світла (залежить від химич природи вещ-ва і стану його поверхні), при якій світло будь-якої інтенсивності фотоефекту не викликає. Рівняння Ейнштейна: hύ = Aвихода e + (mV ² / 2), де hύ - енергія кванта падаючого світла.
14. Фізіологічна дія видимого світла і його значення в ветеринарії
Основним джерелом теплового випромінювання видимого світла в природі є Сонце. Світло - найважливіший регулятор життєво важливих функцій організму, таких, як обмін речовин, розмноження, активність захисних механізмів і ін Видиме світло значно впливає на залози внутрішньої секреції (статеві, щитовидні), але дія це відбувається не безпосередньо, а від сітківки через зоровий нерв , головний мозок і гіпофіз. Світло, потрапляючи на шкіру, нагріває її і дратує шкірні рецептори, які викликають рефлекторне дію багатьох інших органів. Сонячне світло - це сильнодіючий біологічний фактор, більш ефективний, ніж світло, створюваний штучними джерелами, так як він містить ІЧ та УФ випромінювання. У зимовий період і при утриманні в закритих приміщеннях сільськогосподарські тварини відчувають так званий світловий голод, що призводить до зниження їх продуктивності і стійкості до інфекційних захворювань. Штучне освітлення при правильній дозуванні і підборі спектрального складу усуває несприятливі наслідки нестачі природного світла.
15. Біологічна дія інфрачервоного випромінювання і його застосування у ветеринарії та зоотехнії
Інфрачервоне випромінювання (ІЧ) - електромагнітне випромінювання, що займає область між червоним кордоном видимого світла (760 нм) і короткохвильовим радіовипромінюванням (λ = 1-2 мм). Біологічна дія ІЧ випромінювання в основному визначається виробленим їм нагріванням тканин. Підвищення температури активізує діяльність клітин, прискорює їх розмноження і обмінні процеси. ІК опромінення широко застосовують у медичній та ветеринарній фізіотерапії. Його використовують при лікуванні захворювань шкіри, лімфатичної системи, суглобів (артрити, ревматизм), плевритів, маститів та ін ІК випромінювання, сильно поглинаючись водою, посилює випаровування і тим самим висушує на вологі поверхні. Це властивість знаходить застосування при лікуванні мокли екзем, обмороженні. Перевага ІК терапії перед іншими тепловими методами лікування в більш глибокому прогріванні. Крім того, відсутній контакт між джерелом тепла і органом, чим усувається роздратування тканин та їх забруднення, що особливо важливо при відкритих ушкодженнях. Можливо також ІК опромінення через тонкі пов'язки, так як воно проникає через звичайні перев'язувальні матеріали. ІК випромінювання має шкідливу дію на очі, тому що сильно поглинається кришталиком і склоподібним тілом. Воно може приводити до катаракти, відшарування сітківки та інших захворювань очей у працівників, які мають справу з розпеченими тілами, що випускають значну ІК випромінювання. Тому при роботі з такими джерелами необхідно надягати захисні окуляри. Значення набуває останнім часом термографія, заснована на реєстрації за допомогою електронно-оптичних перетворювачів ІК випромінювання, що випускається тканинами людини і тварин. Оскільки ІК випромінювання поглинається тканинами значно слабкіше, ніж видиме світло, то воно несе з собою інформацію про знаходяться під шкірою тканинах і дозволяє бачити деталі, нерозрізнені у видимому світлі. Добре видно на знімках ІК або на телеекранах знаходяться близько під шкірою вени, так як температура крові трохи вище температури оточуючих судини тканин, і вони створюють більш інтенсивне ІК випромінювання. Знімки вен дозволяють виявляти місця закупорки судин, оскільки вогнища запалення мають температуру вищу, ніж навколишні тканини. Сучасні методи реєстрації ІК випромінювання дозволяють виявляти місця локалізації тромбів або злоякісних пухлин.
16. Біологічна дія ультрафіолетового випромінювання і його застосування у ветеринарії
Ультрафіолетовим називають електромагнітне випромінювання з довжинами хвиль від 400 до 10 нм, що знаходиться між видимим фіолетовим і м'яким рентгенівськими частинами спектра. В основі цього механізму лежать не теплові ефекти, як при ІК опроміненні, а фотохімічні реакції, що відбуваються з биополимерами - білками і нуклеїновими кислотами. Під дією фотонів, які вибивають з молекул електрони, заряд білкових молекул змінюється, що в кінцевому рахунку обумовлює денатурацію білків. Опромінення призводить також до фотолизу, тобто утворення осколків великих молекул, що володіють високою біологічною активністю (гістамін, ацетилхолін). Зміни, походячи з нуклеїновими кислотами, з молекулами ДНК впливають на процеси життєдіяльності клітин, на їх зростання і ділення, і можуть призводити до загибелі клітин і одноклітинних організмів - бактерій. Ультрафіолетові промені викликають руйнування вірусів і бактеріофагів, вони знешкоджують деякі бактеріальні токсини (наприклад, отрута кобри) і ряд інших токсичних речовин. Бактерицидна дія УФ опромінення використовують для знезаражування повітря в закритих приміщеннях. Таку санацію повітряного середовища застосовують в операційних та перев'язочних, що різко підвищує хірургічну асептику. Крім дезинфікуючого дії, УФ опромінення сприяє поліпшенню іонного складу повітря, зниження кількості сірководню і двоокису вуглецю. Первинне дію ультрафіолетового опромінення починається в шкірі і супроводжується загальним посиленням обміну речовин і підвищенням імунобіологічного стану організму, а це, у свою чергу, веде до прискорення процесів розсмоктування патологічних продуктів і регенерації тканин. За цим ультрафіолетове опромінення у ветеринарії застосовують при лікуванні маститів та деяких інших запальних процесів. З інших біологічних ефектів ультрафіолетового опромінення слід відзначити утворення вітаміну Д, який сприяє всмоктуванню з кишечника і засвоєнню кальцію, що входить до складу кісток і виконує ряд істотних фізіологічних функцій. Слід відзначити і шкідливу дію УФ опромінення, особливо на очі, тому що слизова оболонка ока не має захисного рогового шару, і тому око більш чутливий до ультрафіолету, ніж шкіра. Тому всі роботи з ультрафіолетом необхідно проводити в захисних окулярах.
17. Будова атома. Постулати Бора. Випромінювання і поглинання енергії
Будова атома: перша модель атома - модель Томсона (кекс): це безперервно заряджений позитивним зарядом куля радіусом близько 10 - ¹ º м, всередині якого біля своїх положень рівноваги коливаються електрони, сумарний негативний заряд електронів дорівнює позитивному заряду кулі, атом нейтральний. Атом Резерфорда: навколо позитивного ядра, що має заряд, розмір і масу, практично рівну масі атома, в області з лінійними розмірами порядка10-¹ º м по замкнутих орбітах рухаються електрони, утворити електронну оболонку атома. Оскільки атом нейтральний, то заряд ядра дорівнює сумарному заряду електронів. Постулати Бора: 1) в атомі сущ-ют стаціонарні стани, в яких він не випромінює енергії, кожному з яких відповідають певні енергії. 2) електрон рухається тільки по певній стаціонарній орбіті. У стаціонарному стані атом не випромінює і не поглинає енергії. Випромінювання енергії - при переході електрона з більш високою енергетичною орбіти на більш низьку. Поглинання енергії - при переході електрона з більш низькою енергетичною орбіти на більш високу.
18. Будови атомного ядра. Дефект маси. Енергія зв'язку атомних ядер
Атомне ядро складається з елементарних частинок - протонів і нейтронів. Протон має позитивний заряд, рівний заряду електрона і масу спокою. Ізотопи - ядра одного і того ж елемента з однаковим значенням заряду, але різними атомними масами. Ізобари - ядра з однаковими атомними масами, але різними зарядами. Дефект мас - Δm = (Zmp + ( AZ) mn)-mя. Енергія зв'язку атомних ядер: енергія, яку необхідно затратити, щоб розщепити ядро на окремі нуклони Eсв = (Zmp + (AZ) mn-mя) · з ²
19. Радіоактивність. Закони радіоактивного розпаду
Радіоактивність - явище випускання радіоактивного випромінювання. Це здатність деяких атомних ядер мимовільно перетворюватися в інші ядра з випусканням різних видів радіоактивних випромінювань і елементарних частинок. Види: природна (спостерігається у нестійких ізотопів, існуючих в природі) й штучна (спостерігається у ізотопів, отриманих за допомогою ядерних реакцій). Типи: α - випромінювання - короткохвильове електромагнітне випромінювання з малою довжиною хвилі, має високу іонізуючої здатністю і малою проникаючою здатністю, β-випромінювання - потік швидких електронів, іонізуюча здатність значно менше, а проникаюча здатність набагато більше, γ-випромінювання - не відхиляється електричними і магнітним полями, має відносно слабкою іонізуючої здатністю і дуже велику проникаючу здатність. Радіоактивний розпад - природне радіоактивне перетворення ядер, що відбувається спонтанно. Закон радіоактивного розпаду: число не розпалися ядер убуває з часом по експоненті: Де N-число не розпалися ядер в момент часу, N0-початкова число не розпалися ядер (t = 0), λ-стала радіоактивного розпаду. Інтенсивність процесу радіоактивного розпаду хар-ють величини: 1) період напіврозпаду T1 / 2 - час, за яке вихідне число радіоактивних ядер в середньому зменшується вдвічі: T1 / 2 = ln2 / λ, 2) середній час життя радіоактивного ядра τ - величина, зворотна постійної радіоактивного розпаду: τ = 1 / λ.
Явище самоіндукції - виникнення ЕРС індукції в проводяться контурі при зміні в ньому сили струму. Виникає струм зв-ся струмом самоіндукції. Він завис від швидкості зміни зовнішнього струму Ei = - L (ΔS / Δt). «-» Показує, що струм самоіндукції направлений проти зміни основного струму. L - індуктивність контуру, залежить від форми, розмірів магніту і властивостей вещ-ва. L = ММ0 (N ² S / l). ЕРС самоіндукції: за Фарадею: Ei = - dФ / dt. За Ленцу: Ei = - L (dI / dt). «-» Показує, що наявність індуктивності в контурі призводить до уповільнення зміни струму в ньому.
7. Коливальний контур. Електромагнітні хвилі. Шкала електромагнітних хвиль. Формула Томсона
Коливальний контур - коло, що складається з включених послідовно котушки індуктивністю L, конденсатора ємністю С і резистора опором R. Формула Томсона: T = 2π · корінь (lC) (c)., L-індуктивність контуру, С-ємність конденсатора. Електромагнітні хвилі - змінне електромагнітне поле, що поширюється в просторі з кінцевою швидкістю.
8. Біологічна дія змінного електромагнітного поля
9. Використання високочастотних електромагнітних коливань з лікувальною метою
Ефективність і методики терапевтичного та хірургічного використання високочастотних струмів і електромагнітних полів опр-ся їх частотними хар-ками та інтенсивностями. Дарсонвалізація - метод лікування імпульсними струмами з частотою від 200 до 500 кГц при напрузі до 20 кВ. Струми в тканинах не перевищують 15-20 мА. Вона стимулює загоєнню ран та виразок, надає болезаспокійливий ефект. Її застосовують як зміцнювальний засіб при діатезах, після чуми у собак, при екзематозних ураженнях шкіри. Діатермія - прогрівання глубоколежащих тканин ендогенним теплом, створюваний струмами від 1 до 3 А, при напрузі 200-250 В і при частоті від 1 до 1,5 мГц . Вона дозволяє підвищити локальну температуру тканин на 2-5 градусів, причому трохи підвищ-ся і температура всього тіла. Фізіологічний ефект її заключ-ся під внутрішньотканинного підвищенні температури, яка може зберігатися протягом декількох годин. У ветеринарії її застосовують при хворобах органів дихання, артритів. Індуктотермія - індуктірованіе високочастотним електромагнітним полем вихрових струмів в тілі тварини. Вона дає більш глибоке і рівномірне прогрівання, тому що проводиться на більш високих частотах 10-15 мГц. УВЧ терапія - використовують електричні поле з частотою 30-300 мГц. Застосовують при гострих запаленнях в суглобах, при гайморитах, фурункульозі. Мікрохвильова терапія - використовуються надвисокочастотні електромагнітні коливання. Застосовують при захворюваннях периферичної нервової системи, гінекологічних захворюваннях. Електрохірургія - хірургічний діатермія - розсічення тканин в результаті впливу високочастотного струму.
10. Фотометрія. Основні фотометричні величини. Закони відбивання і заломлення світла. Лінзи
Фотометрія - розділ оптики, що вивчає питання вимірювання інтенсивності світла і його джерел. Основні фотометричні величини: 1) енергетичні - хар-ють енергетичні параметри оптичного випромінювання безвідносно до його дії на приймачі випромінювання: а) потік випромінювання Фe - величина, що дорівнює відношенню енергії W випромінювання до часу t, за яке випромінювання сталося Фe = W / t (Вт), б) енергетична світність Re - величина, що дорівнює відношенню потоку випромінювання, що випускається поверхнею, до площі перетину, крізь яку цей потік проходить Re = Фe / S (Вт / м ²), в) енергетична сила світла Ie - величина, що дорівнює відношенню потоку випромінювання джерела до тілесного кута, в межах якого це випромінювання поширюється Ie = Фe / ω (Вт / стеродіан), г) енергетична яскравість Be - величина, що дорівнює відношенню енергетичної сили світла елемента випромінюючої поверхні до площі проекції цього елемента на площину, перпендикулярно напрямку спостереження Be = ΔIe / ΔS (Вт / ср · м ²), д) освітленість Ee - величина потоку випромінювання, що падає на одиницю освітлюваної поверхні Ee = Фe / S (Вт / м ²). 2) світлові - хар-ють фізіологічні дії світла і оцінюються за дією на-віч або інші приймачі випромінювання: а) світловий потік Ф - потужність оптичного випромінювання по викликається їм світловому відчуттю Ф = W / t (Лм-люмен), W - к- у світловий енергії, б) сила світла - силовий потік - величина, що дорівнює відношенню світлового потоку, створюваного точковим джерелом світла в темному кутку, до величини цього кута I = Ф / Л (Кд - кандела), в) освітленість - величина, що дорівнює відношенню світлового потоку, що падає на дану поверхню, до площі цієї поверхні E = Ф / S (Люкс), г) яскравість - величина, що дорівнює відношенню сили світла, випромінюваної джерелом, до площі видимої поверхні даного джерела B = I / S (Кд / м ² ), д) світність - відношення світлового потоку, що випромінюється поверхні джерела до величини цієї світної поверхні γ = Ф / p (Лм / Вт). Закон відображення: промінь, що падає, відбитий і перпендикуляр, відновлений в точку падіння променів, лежать в одній площині , кут падіння дорівнює куту відбиття. Закон заломлення: промінь падаючий, переломлений і перпендикуляр, опущений у точку падіння променів, лежить в одній площині. Відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення одно відносним показником заломлення n21. Лінза - прозоре тіло, обмежене двома поверхнями. Види: двоввігнуті, двоопуклі, плосковогнутие, плосковипуклих, опукло-увігнуті, угнутоопуклі. За оптичним св-вам лінзи бувають збирають і розсіюють. Склад: вісь, що проходить через центр лінзи, наз-ся головною оптичною віссю. Промені, що проходять через центр лінзи не переломлюються. Фокус - точка на головній оптичній осі, яка збирає промені, що падають на лінзи. Відстань від центру лінзи до фокуса - фокусна відстань.
11. Теплові випромінювання. Абсолютно чорне тіло. Закони Кірхгофа, Вина і Стефана-Больцмана. Гіпотеза Планка. Світлові кванти
Теплові випромінювання - світіння тіл, обумовлене нагріванням. Тіло, яке нагріте до досить високих температур, світяться, тобто випромінюють енергію. випромінювальна здатність - енергія, випромінювана за одиницю часу з одиничної площі випромінювача, тобто потік енергії електромагнітних хвиль. R = W / St. Поглинювальна здатність - частина падаючої на тіло енергії, яка залишається в тілі і перетворюється у внутрішню A = Wпогл / Wпадающ. Абсолютно чорне тіло - тіло, здатне поглинати повністю при будь-якій температурі всі падаючі на нього випромінювання будь-якої частоти. Закон Кірхгофа: ставлення спектральної щільності енергетичної світності до спектральної поглощательной здібності не залежить від природи тіла. Закон Вина (з-н зсуву): довжина хвилі, відповідна максимуму значення спектральної щільності енергетичної світності чорного тіла, обернено пропорційна його термодинамічної температурі: λmax = b / T , b - постійна Вина = 2,9 · 10 - ³ м · К. Закон Стефана-Больцмана: енергетична світність чорного тіла пропорційна 4-го ступеня його термодинамічної температури: R = σ · T ² ², σ-постійна Стефана-Больцмана = 5, 67.10 -²²²². Гіпотеза Планка: енергія випромінюється і поглинається окремими порціями, квантами E = h (C / λ), де E-енергія кванта, h-6,62 · 10 -³²².
12. Поглинання світла. Закони Бугера і Бера
Поглинання світла: інтенсивність світлової хвилі - відношення енергії, яку переносять світлом через площу, перпендикулярну світлового променя, до часу перенесення і площі поверхні I = W / St (Вт / м ²). Закон Бугера: показник поглинання є величина, зворотна товщині такого шару вещ- ва, який послаблює інтенсивність світла в e раз, де I0 - інтенсивність світлової хвилі до поглинання, I - інтенсивність після поглинання, d - товщина поглинача, k - коефіцієнт поглинача (залежить від матеріалу поглинача), e - основний натуральний логарифм, «-» показує, що інтенсивність убуває при проходженні через поглинач. Закон Бугера - Бера: Де χ - коефіцієнт поглинання розчину, С-концентрація розчину,
13. Фотоефект. Закони фотоефекту. Рівняння Ейнштейна для фотоефекту. Червона межа фотоефекту
Фотоефект - явище виривання електронів з металу під дію світла. Види: зовнішній - випускання електронів вещ-вом під дією електромагнітного випромінювання, внутрішній - викликані електромагнітним випромінюванням переходи електронів всередині напівпровідника або діелектрика з пов'язаних станів у вільні без вильоту назовні, вентильний - виникнення ЕРС при висвітленні контакту двох різних провідників чи провідника і металу. Закони фотоефекту: 1) з-н Столєтова: при фіксованій частоті падаючого світла кількість фотоелектронів, що вириваються з катода в одиницю часу, пропорційно інтенсивності світла, 2) максимальна початкова швидкість фотоелектронів не залежить від інтенсивності падаючого світла, а опр-ся тільки його частотою, а саме лінійно зростає із збільшенням частоти, 3) для кожного вещ-ва сущ-і червона межа фотоефекту, тобто мінімальна частота світла (залежить від химич природи вещ-ва і стану його поверхні), при якій світло будь-якої інтенсивності фотоефекту не викликає. Рівняння Ейнштейна: hύ = Aвихода e + (mV ² / 2), де hύ - енергія кванта падаючого світла.
14. Фізіологічна дія видимого світла і його значення в ветеринарії
Основним джерелом теплового випромінювання видимого світла в природі є Сонце. Світло - найважливіший регулятор життєво важливих функцій організму, таких, як обмін речовин, розмноження, активність захисних механізмів і ін Видиме світло значно впливає на залози внутрішньої секреції (статеві, щитовидні), але дія це відбувається не безпосередньо, а від сітківки через зоровий нерв , головний мозок і гіпофіз. Світло, потрапляючи на шкіру, нагріває її і дратує шкірні рецептори, які викликають рефлекторне дію багатьох інших органів. Сонячне світло - це сильнодіючий біологічний фактор, більш ефективний, ніж світло, створюваний штучними джерелами, так як він містить ІЧ та УФ випромінювання. У зимовий період і при утриманні в закритих приміщеннях сільськогосподарські тварини відчувають так званий світловий голод, що призводить до зниження їх продуктивності і стійкості до інфекційних захворювань. Штучне освітлення при правильній дозуванні і підборі спектрального складу усуває несприятливі наслідки нестачі природного світла.
15. Біологічна дія інфрачервоного випромінювання і його застосування у ветеринарії та зоотехнії
Інфрачервоне випромінювання (ІЧ) - електромагнітне випромінювання, що займає область між червоним кордоном видимого світла (760 нм) і короткохвильовим радіовипромінюванням (λ = 1-2 мм). Біологічна дія ІЧ випромінювання в основному визначається виробленим їм нагріванням тканин. Підвищення температури активізує діяльність клітин, прискорює їх розмноження і обмінні процеси. ІК опромінення широко застосовують у медичній та ветеринарній фізіотерапії. Його використовують при лікуванні захворювань шкіри, лімфатичної системи, суглобів (артрити, ревматизм), плевритів, маститів та ін ІК випромінювання, сильно поглинаючись водою, посилює випаровування і тим самим висушує на вологі поверхні. Це властивість знаходить застосування при лікуванні мокли екзем, обмороженні. Перевага ІК терапії перед іншими тепловими методами лікування в більш глибокому прогріванні. Крім того, відсутній контакт між джерелом тепла і органом, чим усувається роздратування тканин та їх забруднення, що особливо важливо при відкритих ушкодженнях. Можливо також ІК опромінення через тонкі пов'язки, так як воно проникає через звичайні перев'язувальні матеріали. ІК випромінювання має шкідливу дію на очі, тому що сильно поглинається кришталиком і склоподібним тілом. Воно може приводити до катаракти, відшарування сітківки та інших захворювань очей у працівників, які мають справу з розпеченими тілами, що випускають значну ІК випромінювання. Тому при роботі з такими джерелами необхідно надягати захисні окуляри. Значення набуває останнім часом термографія, заснована на реєстрації за допомогою електронно-оптичних перетворювачів ІК випромінювання, що випускається тканинами людини і тварин. Оскільки ІК випромінювання поглинається тканинами значно слабкіше, ніж видиме світло, то воно несе з собою інформацію про знаходяться під шкірою тканинах і дозволяє бачити деталі, нерозрізнені у видимому світлі. Добре видно на знімках ІК або на телеекранах знаходяться близько під шкірою вени, так як температура крові трохи вище температури оточуючих судини тканин, і вони створюють більш інтенсивне ІК випромінювання. Знімки вен дозволяють виявляти місця закупорки судин, оскільки вогнища запалення мають температуру вищу, ніж навколишні тканини. Сучасні методи реєстрації ІК випромінювання дозволяють виявляти місця локалізації тромбів або злоякісних пухлин.
16. Біологічна дія ультрафіолетового випромінювання і його застосування у ветеринарії
Ультрафіолетовим називають електромагнітне випромінювання з довжинами хвиль від 400 до 10 нм, що знаходиться між видимим фіолетовим і м'яким рентгенівськими частинами спектра. В основі цього механізму лежать не теплові ефекти, як при ІК опроміненні, а фотохімічні реакції, що відбуваються з биополимерами - білками і нуклеїновими кислотами. Під дією фотонів, які вибивають з молекул електрони, заряд білкових молекул змінюється, що в кінцевому рахунку обумовлює денатурацію білків. Опромінення призводить також до фотолизу, тобто утворення осколків великих молекул, що володіють високою біологічною активністю (гістамін, ацетилхолін). Зміни, походячи з нуклеїновими кислотами, з молекулами ДНК впливають на процеси життєдіяльності клітин, на їх зростання і ділення, і можуть призводити до загибелі клітин і одноклітинних організмів - бактерій. Ультрафіолетові промені викликають руйнування вірусів і бактеріофагів, вони знешкоджують деякі бактеріальні токсини (наприклад, отрута кобри) і ряд інших токсичних речовин. Бактерицидна дія УФ опромінення використовують для знезаражування повітря в закритих приміщеннях. Таку санацію повітряного середовища застосовують в операційних та перев'язочних, що різко підвищує хірургічну асептику. Крім дезинфікуючого дії, УФ опромінення сприяє поліпшенню іонного складу повітря, зниження кількості сірководню і двоокису вуглецю. Первинне дію ультрафіолетового опромінення починається в шкірі і супроводжується загальним посиленням обміну речовин і підвищенням імунобіологічного стану організму, а це, у свою чергу, веде до прискорення процесів розсмоктування патологічних продуктів і регенерації тканин. За цим ультрафіолетове опромінення у ветеринарії застосовують при лікуванні маститів та деяких інших запальних процесів. З інших біологічних ефектів ультрафіолетового опромінення слід відзначити утворення вітаміну Д, який сприяє всмоктуванню з кишечника і засвоєнню кальцію, що входить до складу кісток і виконує ряд істотних фізіологічних функцій. Слід відзначити і шкідливу дію УФ опромінення, особливо на очі, тому що слизова оболонка ока не має захисного рогового шару, і тому око більш чутливий до ультрафіолету, ніж шкіра. Тому всі роботи з ультрафіолетом необхідно проводити в захисних окулярах.
17. Будова атома. Постулати Бора. Випромінювання і поглинання енергії
Будова атома: перша модель атома - модель Томсона (кекс): це безперервно заряджений позитивним зарядом куля радіусом близько 10 - ¹ º м, всередині якого біля своїх положень рівноваги коливаються електрони, сумарний негативний заряд електронів дорівнює позитивному заряду кулі, атом нейтральний. Атом Резерфорда: навколо позитивного ядра, що має заряд, розмір і масу, практично рівну масі атома, в області з лінійними розмірами порядка10-¹ º м по замкнутих орбітах рухаються електрони, утворити електронну оболонку атома. Оскільки атом нейтральний, то заряд ядра дорівнює сумарному заряду електронів. Постулати Бора: 1) в атомі сущ-ют стаціонарні стани, в яких він не випромінює енергії, кожному з яких відповідають певні енергії. 2) електрон рухається тільки по певній стаціонарній орбіті. У стаціонарному стані атом не випромінює і не поглинає енергії. Випромінювання енергії - при переході електрона з більш високою енергетичною орбіти на більш низьку. Поглинання енергії - при переході електрона з більш низькою енергетичною орбіти на більш високу.
18. Будови атомного ядра. Дефект маси. Енергія зв'язку атомних ядер
Атомне ядро складається з елементарних частинок - протонів і нейтронів. Протон має позитивний заряд, рівний заряду електрона і масу спокою. Ізотопи - ядра одного і того ж елемента з однаковим значенням заряду, але різними атомними масами. Ізобари - ядра з однаковими атомними масами, але різними зарядами. Дефект мас - Δm = (Zmp + ( AZ) mn)-mя. Енергія зв'язку атомних ядер: енергія, яку необхідно затратити, щоб розщепити ядро на окремі нуклони Eсв = (Zmp + (AZ) mn-mя) · з ²
19. Радіоактивність. Закони радіоактивного розпаду
Радіоактивність - явище випускання радіоактивного випромінювання. Це здатність деяких атомних ядер мимовільно перетворюватися в інші ядра з випусканням різних видів радіоактивних випромінювань і елементарних частинок. Види: природна (спостерігається у нестійких ізотопів, існуючих в природі) й штучна (спостерігається у ізотопів, отриманих за допомогою ядерних реакцій). Типи: α - випромінювання - короткохвильове електромагнітне випромінювання з малою довжиною хвилі, має високу іонізуючої здатністю і малою проникаючою здатністю, β-випромінювання - потік швидких електронів, іонізуюча здатність значно менше, а проникаюча здатність набагато більше, γ-випромінювання - не відхиляється електричними і магнітним полями, має відносно слабкою іонізуючої здатністю і дуже велику проникаючу здатність. Радіоактивний розпад - природне радіоактивне перетворення ядер, що відбувається спонтанно. Закон радіоактивного розпаду: число не розпалися ядер убуває з часом по експоненті: Де N-число не розпалися ядер в момент часу, N0-початкова число не розпалися ядер (t = 0), λ-стала радіоактивного розпаду. Інтенсивність процесу радіоактивного розпаду хар-ють величини: 1) період напіврозпаду T1 / 2 - час, за яке вихідне число радіоактивних ядер в середньому зменшується вдвічі: T1 / 2 = ln2 / λ, 2) середній час життя радіоактивного ядра τ - величина, зворотна постійної радіоактивного розпаду: τ = 1 / λ.