24. Термодинамика

Под термодинамикой понимают раздел физики, рассматривающий системы, между которыми возможен обмен энергией без учета микроскопического строения тел, составляющих систему. Различают термодинамику равновесных систем (или систем, переходящих к равновесию) и термодинамику неравновесных систем, которая играет особую роль для рассмотрения биологических систем.

Основные понятия термодинамики. Первое начало термодинамики. Состояние термодинамической системы характеризуется физическими величинами, называемыми параметрами (такими как объем, давление, температура, плотность и т. д.). Если параметры системы при взаимодействии ее с окружающими телами не изменяются с течением времени, то состояние системы называют стационарным. В разных частях системы, находящейся в стационарном состоянии, значения параметров обычно различаются: температура в разных участках тела человека, концентрация диффундирующих молекул в разных частях биологической мембраны и т. п. Стационарное состояние поддерживается за счет потоков энергии и вещества, проходящих через систему. В стационарном состоянии могут находиться такие системы, которые либо обмениваются и энергией, и веществом с окружающими системами (открытые системы), либо обмениваются только энергией (закрытые системы).

Термодинамическая система, которая не обменивается с окружающими телами ни энергией, ни веществом, называется изолированной. Изолированная система со временем приходит в состояние термодинамического равновесия. В этом состоянии, как и в стационарном, параметры системы сохраняются неизменными во времени. Однако существенно, что в равновесном состоянии параметры, не зависящие от массы или числа частиц (давление, температура и др.), одинаковы в разных частях этой системы. Любая термодинамическая система не будет изолированной, так как ее невозможно окружить оболочкой, не проводящей теплоту.

Изолированную систему рассматривают как удобную термодинамическую модель. Закон сохранения энергии для тепловых процессов формулируется как первое начало термодинамики. Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение внутренней энергии системы и совершение системой работы. Под внутренней энергией системы понимают сумму кинетической и потенциальной энергий частиц, из которых состоит система.

Внутренняя энергия является функцией состояния системы и для данного состояния имеет вполне определенное значение: DU есть разность двух значений внутренней энергии, соответствующих конечному и начальному состояниям системы:

DU = U₂- U₁

Количество теплоты, как и работы, является функцией процесса, а не состояния. Первое начало термодинамики можно записать в виде:

dQ = dU + dA.

Значения Q, A, DU и dQ, dA, dU могут быть как положительными (теплота передается системе внешними телами, внутренняя энергия увеличивается), так и отрицательными (теплота отнимается от системы, внутренняя энергия уменьшается).

Автор: Подколзина В.А.

<< Назад: Работа и мощность сердца. Аппарат искусственного кровообращения

>> Вперед: Второе начало термодинамики. Энтропия

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ Дидактика. Конспект лекций

▪ Товароведение. Шпаргалка

▪ Факультетская педиатрия. Шпаргалка

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Исследование умных молекул 04.02.2013 Умственные способности свойственны не только людям и животным. Ученые говорят также об "умных" молекулах, непосредственно реагирующих на внешние раздражители, изменяя свою форму. Биофизики исследовательского объединения университетов Мюнхена Nanosystems Initiative Munich (NIM) впервые продемонстрировали этот процесс на единичной молекуле. В будущем "умные" молекулы могут работать как нанопереключатели, реагируя на смены состояний, такие как холодно-горячо, светло-темно, изменение концентрации соли и т. п. При заданных условиях специально подобранная молекула будет менять форму, подавая четкий однозначный сигнал. Молекулы с такими свойствами можно найти в различных группах элементов, прежде всего среди белков и искусственных полимеров. Но до того как использовать "умные" молекулы на практике, стоит изучить свойства таких соединений. Сотрудник Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (входящего в NIM) д-р Михаэль Наш из группы проф. Германа Гауба впервые успешно провел реакцию, в ходе которой было видно изменение состояния молекулы. Для этого д-р Наш с коллегами поместили ими же созданный искусственный полимер на золотую поверхность с помощью сканирующего атомно-силового микроскопа. Один конец полимера был закреплен на поверхности, второй - на игле микроскопа. Когда ученые увеличили содержание соли в окружающем молекулу веществе, она стала постепенно сжиматься. "В концентрированном растворе соли молекула сжалась, - говорит д-р Наш. - Когда концентрация уменьшилась, молекула вернулась к первоначальному размеру. В этом исследовании нам впервые удалось наблюдать оба процесса у единичной молекулы полимера". Нанопереключатели на основе таких молекул можно будет использовать в биосенсорах, лекарственных препаратах, хроматографии и многих других областях.

Другие интересные новости:

▪ Компактный оптический квантовый переключатель

▪ Новый способ измерения температуры воды в океане

▪ Вокруг света за 46 дней

▪ Реакция у ПК-игроков хуже, чем у консольных

▪ Процессор на базе двумерного полупроводника

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Охрана труда. Подборка статей

▪ статья Голубая кровь. Крылатое выражение

▪ статья Почему маленький остров длиной 42 км прославился как пожиратель кораблей? Подробный ответ

▪ статья Кольза. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Домашняя служба времени. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Монета находится за ухом зрителя. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025