Методичні вказівки для самостійної роботи студентів під час підготовки до практичного заняття

Навчальна дисципліна	Медична та біологічна фізика
Модуль №	2
Змістовний модуль	Основи біологічної фізики
Тема заняття	Термодинаміка відкритих біологічних систем. Використання тепла і холоду в медицйині.
Курс	Перший
Факультет	Медичний № 1, 2

Полтава – 2014

1. Актуальність теми.

Існування живих організмів пов’язано з перетворенням енергії, зі зміною енергетичного балансу в системі організм-навколишнє середовище. Людина – відкрита термодинамічна система, що обмінюється енергією і речовиною. Зацікавленість майбутніх лікарів в розгляді даної теми велика, що пов’язано з харчуванням людини і роботою, яку виконує людина. Всі види роботи залежать від теплоти, що виділяє організм.

2. Конкретні цілі.

Знати означення термодинамічної систем. Види систем.

Знати означення енергії та її види. Робота, види робіт, що виконує живий організм.

Знати тепловий баланс людини.

Знати: І закон термодинаміки.

ІІ закон термодинаміки. Ентропія.

ІІІ закон термодинаміки.

Знати закон Гесса та теорему Пригожина.

Знати термодинамічні потенціали Гіббса (G), ентальпія (Н) та вільна енергія Гельмгольца (F).

Знати використання термодинаміки людини як відкритої термодинамічної системи.

3. Базовий рівень підготовки.

   Назви попередніх дисциплін	Отримані навики
   1. Загальна фізика	Теплота Теплообмін Тепловий баланс Температура Калориметрія

4. Завдання для самостійної роботи під час підготовки до заняття.

   0. Перелік основних термінів.

      0. 4.1. Перелік основних термінів, параметрів, характеристик, які повинен засвоїти студент при підготовці до заняття.

Термін	Визначення
Термодинаміка	Наука, що вивчає макроскопічні процеси обміну і перетворення енергії у системі без урахування мікроскопічної будови тіл, що складають цю систему.
Теплообмін людини	Відбувається наступними шляхами: випромінювання, потовиділення, конвекція, теплопровідність.
Енергетичний баланс людини	Перехід енергії в організм людини з продуктами розпаду енергії, що виділяється при диханні, кал і моча, потовиділення. Всі поправки враховані 1879 ккал = 1859 ккал
Ентропія
Термодинамічний потенціал Гіббса G
Ентальпія (H)
Вільна енергія Гельмгольца (F)	або

0. 4.2. Теоретичні запитання (контрольні запитання).

1. Що вивчає термодинаміка?

2. Що таке енергія? Які види енергії ви знаєте?

3. Що таке робота? Що таке потужність?

4. Які основні види роботи виконує живий організм?

Пояснити:

– хімічна робота;

– механічна робота;

– електрична робота;

– осматична робота;

– робота по слабому свіченню.

2. Що являється джерелом енергії в живих організмах?

3. Який механізм регуляції тепло продуктів?

4. Біокалориметрія.

5. Енергетичний баланс людини за добу (пояснити).

6. Закони термодинаміки ( ,при,).

7. Термодинамічні потенціали.

– ентальпія ;

– енергія Гібсса ;

– вільна енергія Гельмгольца ;

– теорема Пригожина ;

– закон Гесса – тепловий ефект залежить від кінцевих перетворень;

– термодинаміка і наколишнє середовище.

0. Реферат.

Зміст теми .

Структурно-логічна схема навчального матеріалу.

Термодинаміка

Системи: – відкрита

– закрита (ізольована)

Енергія: – кінетична

– потенціальна

– внутрішня

Закони термодинаміки: – І закон

– ІІ закон ,

– ІІІ закон

Термодинамічні потенціали: .

Вільна енергія Гібсса .

Вільна енергія Гельмгольца або,F розраховується на виконання роботи, TS переходить в тепло.

Хімічний потенціал

Теорема Пригожина: в стаціонарному етапі при зафіксованих зовнішніх параметрах продукція ентропії у відкритій системі мінімальна .

Закон Гесса – тепловий ефект хімічного процесу, що розвивається через ряд проміжних стадій не залежить від шляхів перетворення, а тільки від кінцевих етапів хімічної системи. Даний закон дає можливість вирахувати тепловий ефект реакцій, вирахувати калорійність продуктів харчування.

Синергетика – наука, що вивчає загальні принципи саморегуляції структур в нерівноважних системах.

Вивчення процесів в живих організмах і їх саморегуляція дали можливість зробити висновок про основні закономірності процесів, що протікають в складних відкритих системах, до яких відноситься людина.

Матеріали для самоконтролю.

А. Завдання для самоконтролю (питання)

1. Сформулюйте І закон термодинаміки.

2. Сформулюйте ІІ закон термодинаміки.

3. Що ви розумієте під вільною енергією?

4. Що ви розумієте під розсіюваною енергією?

5. Як формулюється теорема Пригожина?

Б. Задачі для самоконтролю

Швидкість розчину лікарської речовини в пігулці прямо пропорційно кількості речовини в пігулці.

Складаємо рівняння: , – стала швидкості розчинення.

при умові ,,,.