- •Раздел I. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика 16 глава 1. Законы динамики ньютона. Законы сохранения 16
- •Вопросы и задачи к главе I. 33 глава 2. Молекулярно-кинетическая теория газов
- •Глава 3. Применение первого начала термодинамики к процессам в идеальном газе 52
- •Глава 4. Реальные газы 74
- •Вопросы и задачи и вопросы к главе 4. 82 глава 5. Поверхностное натяжение жидкости 82
- •Вопросы и задачи к главе 5 102
- •Вопросы задачи к главе 4 180
- •Глава 5. Электромагнитные колебания и волны 181
- •Вопросы задачи к главе 5 201 глава 6. Оптика 201
- •Вопросы задачи к главе 6 251
- •Раздел III. Атомная, ядерная и квантовая физика
- •Глава 1.Тепловое излучение тел 253
- •Глава 2. Рентгеновское излучение 261
- •Глава 3. Радиоактивность 272
- •Раздел IV. Биофизика 337 глава1 молекулярная биофизика 337
- •Глава 2. Биологические мембраны. 358
- •Введение
- •Раздел I механика. Молекулярная физика. Термодинамика.
- •Глава 1 законы динамики ньютона. Законы сохранения.
- •1.1. Законы ньютона. Основные дифференциальные уравнения движения.
- •Здесь аx , аy , аz - проекции вектора ускорения на оси координат X , y и z;
- •1.4 Физические основы центрифугирования
- •Глава 2. Молекулярно-кинетическая теория газов
- •Примечание 2
- •Глава 3. Применение первого начала термодинамики к процессам в идеальном газе.
- •3.1. Особенности термодинамического метода. Первое начало термодинамики.
- •3.2. Применение первого начала термодинамики к равновесным изопроцессам идеального газа
- •Глава 4. Реальные газы
- •Глава 5. Поверхностное натяжение жидкости
- •5.5 Методы определения коэффициента поверхностного натяжения
- •Глава 6. Вязкость жидкости
- •1. Метод капиллярного вискозиметра (оствальда).
- •2. Метод падающего шарика (стокса)
- •Глава 7 твёрдые и жидкие кристаллы. Стеклообразное состояние вещества. Полимеры.
- •7.1. Фазовые переходы. Плавление, кристаллизация, сублимация.
- •7.2.Кинетические превращения. Стеклование и размягчение
- •7.3. Жидкие кристаллы
- •7.4. Кристаллические модификации твёрдых кристаллов.
- •7.5 Механические свойства твёрдых тел. Закон гука. Упругость и пластичность
- •7.6 Полимеры. Их кристаллическое, стеклообразное, высокоэластическое, вязкотекучее состояние.
- •Глава 8. Процессы переноса
- •8.1. Диффузия
- •8.2. Теплопроводность
- •8.3. Вязкость
- •Раздел II
- •Глава 1. Механические колебания
- •1.3 Смещение, скорость и ускорение гармонически колеблющегося тела
- •1.7. Автоколебания
- •1.8. Сложения гармонических колебаний, направленных по одной прямой. Теорема фурье. Гармонический спектр сложного колебания
- •Вопросы и задачи к главе 1
- •Глава 2. Механические волны
- •2.1 Механические волны, продольные и поперечные волны
- •2.2. Уравнение и график плоской незатухающей гармонической волны
- •Вопросы и задачи к главе 2
- •Глава 3. Звук
- •3.1. Субъективные (физиологические) характеритики восприятия звука и их связь с объективными, физическими характеристиками звуковой волны
- •3.2 Область слышимости
- •3.3. Закон вебера-фехнера
- •3.4. Уровень интенсивности
- •Вопросы и задачи к главе 3
- •Глава 4. Ультразвук. Его применение в медицине инфразвук
- •4.1. Физические свойства ультразвука
- •1. Частотный диапазон ультразвука
- •4.4.Источники и приёмники ультразвука
- •1. Пьезоэлектрические излучатели-приёмники
- •2. Магнитострикционные излучатели ультразвука
- •Вопросы и задачи к главе 4
- •Глава 5. Электромагнитные колебания и волны
- •5.1. Некоторые необходимые сведения об основах электричества и магнетизма.
- •Глава 6. Оптика
- •Раздел III . Атомная, ядерная и квантовая физика
- •Глава 1. Тепловое излучение тел
- •1.2 Спектр теплового излучения абсолютно чёрного тела.Закон вина. Закон стефана-больцмана.
- •Глава 2. Рентгеновское излучение
- •Глава 3. Радиоактивность
- •Глава 4. Дозиметрия ионизирующих излучений
- •Глава 5. Элементы квантовой механики.
- •5.4. Решение уравнения шрёдингера для частицы в потенциальной яме с бесконечно высокими стенками
- •Глава 6. Люминесценция
- •Глава 7. Лазер
- •7.1. Вынужденное излучение. Инверсная заселённость. Метастабильные уровни
- •Глава 8. Оптическая спектроскопия. Ик- спектроскопия. Радиоспектроскопия.
- •8.4. Спектры комбинационного рассеяния
- •Раздел IV. Биофизика
- •Глава 1. Молекулярная биофизика
- •1.Ионная связь
- •2.Ковалентная связь
- •3.Межатомное отталкивание
- •4. Донорно- акцепторная связь
- •5. Водородная связь
- •1. Ориентационная связь
- •3. Индукционная связь
- •3. Дисперсионная связь
- •4. Межмолекулярное отталкивание
- •5. Гидрофобные взаимодействия
- •Глава 2. Биологические мембраны
- •2.3. Жидкостно-мозаичная модель биомембран
- •2.4. Модельные липидные мембраны.
- •2.5. Физические свойства мембран и методы их исследования.
- •2.6. Физическое состояние и фазовые переходы фосфолипидного бислоя
- •Глава 3. Термодинамика биологических систем.
- •3.1 Применение первого начала термодинамики к биологическим системам. Прямая и непрямая калориметрия. Энергетический баланс организма.
- •3.2. Применение второго начала термодинамики к живым системам. Уравнение пригожина.
- •3.3 Сопряженные процессы. Сопряженные процессы созидания и разрушения
- •3.4 Стационарное состояние. Теорема пригожина. Аутостабилизация. Адаптация.
- •Глава 4. Транспорт веществ через биологические мембраны.
- •4.1 Пассивный и активный транспорт веществ
- •Глава 5. Биоэлектрические потенциалы
- •5.1Виды биопотенциалов. Их виды: покоя, действия. Природа биопотенциалов
- •5.2. Методы регистрации биопотенциалов. Микроэлектроды.
- •5.3 Биопотенциалы покоя. Уравнение Гольдмана, уравнение Нернста. Роль ионных насосов в создании биопотенциала покоя
- •Глава 6. Биофизика нервого импульса
- •6.1. Потенциал действия и его свойства
- •6.3.Метод фиксации мембранного потенциала. Ионные токи. Ионные каналы
- •Глава 7. Моделирование биофизических процессов
- •7.1 Моделирование биологических процессов. Моделирование физическое, аналоговое, математическое. Основные требования к моделям.
7.4. Кристаллические модификации твёрдых кристаллов.
ПОЛИМОРФИЗМ ТВЁРДЫХ КРИСТАЛЛОВ
Твёрдые кристаллы тоже, как и жидкие кристаллы, могут образовывать различные структуры дальнего порядка, кристаллические модификации различного типа Кристаллические структуры, в значительной степени, определяются тем, какие микрочастицы находятся в узлах кристаллической решётки, характером их молекулярного или химического взаимодействия. Соответственно, бывают кристаллы молекулярные, атомарные, ионные, металлические. Разные типы кристаллических решёток определяют разные макроскопические свойства кристаллов: их прочность, теплопроводность, растворимость, электрические, магнитные, оптические свойства. В поликристаллах их свойства определяются ещё размерами и формой их зёрен - составляющих поликристаллы монокристалликов. Свойства кристаллов определяются не только свойствами микрочастиц, их образующих, но и условиями при которых происходит кристаллизация, например, давлением и, соответственно, температурой.
Полиморфизм - способность при разных условиях образовывать разные кристаллические структуры свойственен также, правда, в меньшей степени, чем жидким, и твёрдым кристаллам. Так, при разных условиях углерод способен образовать и очень прочный гранецентрированный кристалл алмаза, и рыхлую слоистую структуру графита.
Алмаз и графит разные кристаллические модификации одного и того же вещества - углерода резко отличаются друг от друга по своим макроскопическим свойствам. В частности, алмаз имеет большую твёрдость, им можно резать стекло. А графит мягок, его можно намазывать на бумагу, из него делают стержни карандашей.
Полиморфизм наблюдается и у некоторых кристаллических лекарственных веществ, и их разные кристаллические модификации различаются по своим лечебным свойствам. При неправильной технологии производства и условиях хранения возможны полиморфные превращения в этих фармацевтических препаратах, это приводит к изменению их свойств.
7.5 Механические свойства твёрдых тел. Закон гука. Упругость и пластичность
Твёрдые тела обладают упругостью по отношению к изменению формы. На рисунке 7.5. показано: под действием внешней силы F произошла деформация твёрдого тела , где- начальный размер твёрдого тела,- размер после деформации,S- площадь поперечного сечения.. При деформации в твёрдом теле возникает сила, стремящаяся препятствовать деформации - сила упругости:
( 7.1.)
k- коэффициент жёсткости.
Рис.7.5 к закону Гука( объяснение в тексте)
7.1 - математическое выражение закона Гука:
сила упругости прямо пропорциональна деформации и направлена в сторону, противоположную деформации, на что и указывает знак "минус" в формуле 7.1. При сжатии сила упругости, стремится препятствовать сжатию тела, а при растяжениисила упругости. Причина силы упругости при деформации твердого тела - межмолекулярные взаимодействия ( см. гл. 2 ). В среднем молекулы в твёрдом теле находятся друг от друга на расстояниях х = х0 ,когда силы притяжения молекул уравновешиваются силами отталкивания. При сжатии хх0 - силы отталкивания преобладают над силами притяжения, а при растяжении хх0 - преобладают силы притяжения между молекулами.
Коэффициент жёсткости k в законе Гука ( 7.1.) прямо пропорционален площади поперечного сечения S и обратно пропорционален размеру тела:
( 7. 2)
Е- модуль упругости ( модуль Юнга) характеризует материал, из которого сделано твёрдое тело.
Подставив 7.2 в 7.1, получим:
( 7. 3)
или
( 7.4)
Обозначим
- механическое напряжение,
=ε - относительная деформация.
И теперь закон Гука 7.1 можно записать в виде
(7.5)
Наблюдаемая на опыте зависимость механического напряжения от относительной деформации значительно сложнее. Например, ( рис. 7.6)
Рис. 7.6. Зависимость модуля механического напряжения от модуля механической деформации ( объяснения в тексте).
Как видим, Зависимость модуля механического напряжения от модуля относительной деформации представлена на рис. 7.6. Как видим, закон Гука - прямая пропорциональность между ивыполняется только на участке 0 - 1, 1 - предел пропорциональности. При дальнейшей деформации достигается предел упругости 2. При деформациях, больших тех, которые соответствуют предел упругости, после снятия нагрузок форма тела уже полностью не восстанавливается, то есть начинают всё больше проявляться пластические свойства твёрдых тел. При дальнейшем росте деформации достигается предел текучести 3, за которым наблюдается течение тела- рост его относительной деформации без увеличения механического напряжения. 4 - предел прочности, после которого твёрдое тело под действием внешних сил разрушается. Механические свойства твёрдых тел следует учитывать при приготовлении лекарственных форм в твёрдом агрегатном состоянии.