Режа Термодинамика қонунларини тирик организмга тадбиқини ўрганиш


Download 298.99 Kb.
bet1/2
Sana10.12.2019
Hajmi298.99 Kb.
  1   2

МАВЗУ № 7. Термодинамиканинг 1-ва 2-қонунлари. Термодинамика қонунларини тирик организмга тадбиқини ўрганиш. Тиббиётда термометрия усуллари. Термометрия ва колориметрия.

Режа

1. Термодинамика қонунларини тирик организмга тадбиқини ўрганиш.

2. Термодинамиканинг 1-қонуни.

3. Термодинамиканинг 2-қонуни.

4. Энтропия.

5. Тиббиётда термометрия усуллари.

6.Термометрия ва колориметрия.

Термодинамика деганда системани ташкил этувчи жисмларнинг микроскопик тузилишини хисобга олмаган холда улар орасида энергия алмашинуви мумкин бўлган системаларни (термодинамик системаларни) караб чикувчи физиканинг бўлими тушунилади. Мувозанатли системалар термодинамикаси ёки мувозанат холатига ўтувчи системалар (классик ёки мувозанатли термодинамика, биз уни кўшимча оддийгина термодинамика деб атаймиз) ва номувозанатли термодинамик системаларни (номувозанатли термодинамика) бир-биридан фаркланади.

Номувозанатли термодинамика биологик системаларни кўриб чикишда асосий ўринни эгаллайди.

Ушбу бобда термодинамика билан бир каторда паст температурали ва киздирилган мухитларни даволашда кўлланилиши билан боглик бўлган масалалар, шунингдек термометрия ва калориметрия элементлари ёритилган.



ТЕРМОДИНАМИКАНИНГ АСОСИЙ ТУШУНЧАЛАРИ. ТЕРМОДИНАМИКАНИНГ БИРИНЧИ КОНУНИ

Термодинамик системанинг холати параметрлар (хажм, босим, харорат, зичлик ва хоказо) деб аталган физик катталиклар билан характерланади.

Улар системанинг параметрлари уни атроф мухитдаги жисмлар билан ўзаро таъсирлашишида вакт ўтиши билан ўзгармаса, системанинг холати стационар дейилади. Бунга ишлаб турган хўжалик холодильниги ички кисмининг жуда киска вакт оралигидаги холати, одам гавдасининг холати, иситилувчи хона ичидаги хавонинг холати ва бошкалар мисол бўлади.

Стационар холатда бўлган системанинг турли кисмларидаги параметрларнинг кийматлари одатда бир-биридан фарк килади: одам танасииинг турли кисмлари харорати биологик мембрананинг турли кисмларидаги диффузияланувчи молекулалар копцентрацияси ва хоказо. Шундай килиб, системада айрим параметрларнинг градиенти доимий тутиб турилади, шу сабабли химиявий реакциялар ўзгармас тезлик билан ўтиши мумкин.



Стационар холат энергия окими ва система оркали ўтаётган модда хисобига ушлаб турилади. Стационар холат схематик кўринишда 1-а расмда кўрсатилган, температура эса системанинг турли нукталарида турлича. Маълумки, стационар холатда шундай системалар бўлиши мумкинки, бир истемани ўраб олган бошка

1-расм


системалар билан энергия ва модда алмашинуви (очик системалар) ёки хеч бўлмаганда ўзаро энергия алмашиниши юз бериши лозим (ёпик системалар).

Ўз атрофини ўраб турган жисмлар билан ва энергия ёки на модда алмашинувида иштирок этмаган термодинамик система изоляциялангап система дейилади. Изоляцияланган система вакт ўтиши билан термодииамик мувозанат холатига кайтиб келади. Бу холатда хам, стациоиар холатдаги каби система параметрлари вакт ўтиши билан ўзгармас сакланиб колади. Аммо энг мухими шундаки, мувозанатли холатда заррачаларнинг массаси ёки сонига борлик бўлга (босим, харорат ва бошкалар), бу системанинг турли кисмларида бир хил бўлади.

Табиийки, хар кандай реал термодинамик системани иссиклик ўтказмайдигап бирор катлам билан ўраш мумкин бўлмагани сабабли, у изоляцияланган холатда бўлмайди. Изоляцияланган системани бирор кулай термодинамик модель деб караш мумкин. Бундай изоляцияланган системанинг мувозанат холати 1-6 расмда кўрсатилган.

Ёпик системанинг атрофдаги жисмлар билан ўзаро таъсирини батафсилрок кўриб чикамиз. Система ва уни ўраб турган жисмлар билан эпергия алмашинуви икки хил жараёнда: иш бажаришда ва иссиклик алмашинишида амалга оширилади.

Иссиклик алмашинишида узатилгап энергия микдорининг ўлчови иссиклик микдори, иш бажаришда сарфлангаи энергиянинг ўлчови эса ишдир.

Газ хажмининг ўзгаришида газ бажарган ишни хисоблаш учун ифода топамиз. Фараз килайлик, цилиндрик идиш ичида поршень остидаги газ изобарик холатда v 1 дан v2 гача кенгайсин (2-расм), шу вактда поршень l=l2 – l1 масофага силжийди, хажм эса V=V2 – V1 кадар ўзгаради.

Кўндаланг кесими юзи S бўлган поршенга газ томонпдан р босим туфаили F = р • S га тенг куч таъсир килади. Бу кучнинг йўналшди поршеннинг кўчиш йўналиши билан бир хил бўлгани сабабли газ бажарган иш:

A = F l = Р S l = р • V (1)





2-расм.

Газнинг кенгайишида V>0 ва бажарилган иш мусбат (>0) сикилишида V <0 ва A<0. Сўз бажарилган ташки кучларнинг бажарган иши устида эмас, балки газнинг бажарган иши устида бораётганини эътиборга олиш лозим. Хамма ташки кучларнинг багкарган иши бунинг тескариси, яъни газ кенгайганда манфий сикилганда эса мусбат бўлади.

Агар газ хажмининг ўзгаришида газ босими ўзгарса, у холда газ хажмининг жуда кичик ўзгаришларига мос келувчи элементар ишни хисоблаш лозим:

dA = р dV (2)

(2) ни интеграллаб, газ бажарган ишни топамиз:

А= (3)

Мисол тарикасида изотермик шараёнда идеал газнинг кенгайишида бажарган ишини топайлик. Бунинг yчун (3) формуладаги босим ўрнига унинг Менделеев—Клапейрон формуласидаги ифода.



m RT

Р = ---  ----- (4)

M V

ни келтириб кўямиз ва куйидагини хосил киламиз:



A = (5)

3-расм


Бу ерда т — газнинг массаси; М — моляр масса (бир моль газнинг массаси); Т — термодинамик харорат, R = 8,31 ж/ (моль • К) — моляр газ доимийси. (3) тенгламадан кўриниб турибдики, газ бажарган иш график усулда координатанинг босим ва хажм ўкларида чизилган трапециянинг юзи каби хисобланада (3-расм). Бошлангич ва охирги холатлари бир хил бўлган иккита турли хил жараёнлар ифодаланган, расмдан кўриниб турибдики, бажарилган иш жараёнга боглик экан. Шу сабабли А1 иш (3-а расм) А2 ишдан катта (3-6 расм). Иссиклик жараёнлари учун энергиянинг сакланиш конуни термодинамиканинг биринчи конуни каби таърифланади. Системага берилган иссиклик микдори, системанинг ички энергиясини ўзгартириш ва система томонидан бажариладиган ишга сарф бўлади:

Q = U +A (6)

Системанинг ички энергияси деганда, системаyи ташкил этган заррачаларнинг кинетик ва потенциал энергиялари йигиндиси тушунилади.

Ички энергия система холатининг функцияси бўлиб, берилган холат учун маълум бир кийматга эга бўлади. U системанинг бошлангич ва охирги холатларига мос бўлгаи ички энергия айирмаси:

U =U2U1

Иссиклик микдори иш каби жараённинг функцияси бўлиб, холат функцияси бўла олмайди. Иссиклик микдорини хам, иш хам бирор параметрнинг бошлангич ва охирги холатдаги икки кийматининг айирмаси сифатида ифодалаш мумкин эмас. Шу сабабли (6) формулада Q ва А орттитрма  белгисисиз ёзилган.

Q, А нинг жуда кичик кийматлари ва V нинг кичик орттирмалари учун буларга мос холдаги U, А ва dV белгилашлардан фойдаланилади, шy билан бирга иссиклик микдори ва ички энергиянинг иши тушунчаларининг фарки таъкидланади.

Келгусида соддалаштириш учун бир хил белгилашлардан (dQ, dА ва dU) фойдаланилади, лекин бу физик катталикларпинг фаркини ёдда тутиш лозим.

Юкорида баён килинганларни хисобга олиб, термодинамиканинг биринчи конунини куйидагича ёзиш мумкии:

dQ = dU + dA (7)

Q, A, U ва dQ, dA, dU нинг кийматлари мусбат бўлиши хам (системага иссиклик ташки жисмлар оркали узатилади, бунда ички энергия ортиб, газ кенгаяди), ёки манфий бўлиши хам мумкин (системадан иссиклик микдори олинади, ички энергия камаяди, газ сикилади).


Download 298.99 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:
  1   2




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2020
ma'muriyatiga murojaat qiling