- •«Определение по ударному объёму крови сердца энергозатрат, кпд, расхода кислорода, при совершении механической работы»
- •Задачи.
- •«Определение по ударному объёму крови сердца энергозатрат, кпд , расхода кислорода, при совершении механической работы.»
- •1.1. Основные понятия гидродинамики. Условие неразрывности струи.
- •1.2. Уравнение Бернулли.
- •1)Наклонная трубка тока постоянного сечения.
- •2)Горизонтальная трубка тока жидкости переменного сечения.
- •3) Измерение скорости потока жидкости. Трубка Пито.
- •4) Закупорка артерии.
- •5) Разрыв аневризмы.
- •Факторы, влияющие на вязкость крови в организме.
- •1.7 Ламинарное и турбулентное течения. Число Рейнольдса. Условия проявления турбулентности в системе кровообращения.
- •1.8. Роль эластичности кровеносных сосудов в системе кровообращения. Пульсовая волна.
- •1.9 Методы измерения давления крови.
- •Инвазивный (прямой) метод измерения артериального давления.
- •9.1. Модели кровообращения
- •9.3. Работа и мощность сердца. Аппарат искусственного кровообращения
- •Дополнительный материал первое начало термодинамики и живые организмы
- •Определения основных термодинамических величин
- •Первое начало термодинамики
- •Свободная и связанная энергия
- •Обратимые и необратимые процессы
- •Источники свободной энергии живого организма и виды совершаемых им работ
- •Тепловой баланс организма, способы теплообмена
- •Температурный гомеостазис, химическая и физическая терморегуляция
- •Энерготраты организма, основной обмен
- •Понятие о физиологической калориметрии
- •Второе начало термодинамики понятие энтропии
- •Статистический смысл энтропии
- •Формулировка второго начала термодинамики
- •Диссипативная функция
- •Научное и практическое значение второго начала термодинамики
- •Второе начало термодинамики и живой организм
- •Стационарное состояние
Статистический смысл энтропии
Состояние системы характеризуется такими параметрами, как температура, давление, объем и т. д. Однако каждому состоянию, определенному таким образом, соответствует большое число возможных значений параметров, характеризующих положения и скорости молекул. В термодинамике их называют микроскопическими параметрами. Если поменяются местами две идентичные молекулы, входящие в состав данного тела, то его состояние в целом не изменится. Число вариантов значений микроскопических параметров, при изменении которых состояние тела остается неизменным, неодинаково для разных состояний. Это можно выразить в терминах теории вероятностей: одним состояниям соответствует большая вероятность (они могут осуществляться большим числом способов размещения молекул и широким спектром значений их скоростей), другим состояниям присуща меньшая вероятность. Вероятность состояния системы определяется степенью ее упорядоченности: состояния, для которых характерна высокая упорядоченность, имеютотносительно низкую вероятность; мало упорядоченным состояниям свойственна высокая вероятность существования. С другой стороны, степень упорядоченности системы характеризуется ее энтропией. Поэтому между энтропией состояния и его вероятностью должна существовать определенная зависимость, которую Л. Больцман выразил такой формулой
s=kLnpтд, где
к — постоянная Больцмана: (k=(R/NA)= 1,37 10-23 Дж К-1 )
pтд — термодинамическая вероятность (число возможных микросостояний, которыми может быть реализовано данное макросостояние системы).
Таким образом, естественный ход энергетических превращений в изолированной системе переводит ее из состояния с меньшей энтропией в состояние с большей энтропией. Такое изменение энтропии отображает диссипацию энергии. Это положение более строго сформулировано во втором начале термодинамики.
Формулировка второго начала термодинамики
Первое начало термодинамики дает точный количественный критерий для расчета превращений энергии в любых процессах, но оно ничего не говорит о направлении этих процессов.Практически все они являются необратимыми и в простых случаях нетрудно предсказать их направление на основании «здравого смысла» Так, тепло обычно переходит от теплого тела к холодному, а при движении с трением механическая энергия превращается в тепловую. Однако «здравый смысл» можетпривести к совершенно неправильным выводам, когда изучаемые процессы выходят за рамки нашего повседневного опыта.
В биофизике и биохимии часто трудно предвидеть, как будет происходить то или иное явление в интересующих нас условиях. Поэтому необходим алгоритм, который давал бы возможность достоверно предсказывать направление процессов в любом случае, независимо от степени наглядности исследуемого явления. Термодинамика позволяет сформулировать такой алгоритм — он получил названиевторого начала термодинамики.
Проще всего оно формулируется для изолированных систем: в изолированной системе общее изменение энтропии всегда положительно. Нужно подчеркнуть, что речь идет именно об общем изменении энтропии системы. В той или иной части системы энтропия может и уменьшиться, но это уменьшение обязательно перекрывается возрастанием энтропии в других частяхсистемы.
Рассмотрим простой пример Пусть изолированная система состоит из двух тел «1» и «2», обладающих неодинаковой температурой (T1 >T2) Тело «1» отдаст некоторое количество тепла Q, а второе тело его получит (так как система изолированная, то никаких потерь тепла нет) Изменение энтропии первого тела составит
Δs1 =-(Q/T1) (его энтропия уменьшается),
а энтропия второго тела увеличивается на Δs2= + (Q/T2)
Общее изменение энтропии
Δsобщ = Δs1 + Δs2 = -(Q/T1) + (Q/T2)
Так какT2<T1, то выражение в скобках положительно и Δsобщ >0 Такой процесс соответствует второму началу термодинамики и, следовательно, происходит самопроизвольно
Если бы тепло переходило от холодного тела к нагретому, то As данного процесса должно иметь отрицательное значение Подобное событие характеризуется ничтожной вероятностью и практически никогда не происходит.